JP5199850B2 - Wireless tag and wireless communication method - Google Patents

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Description

本発明は、無線タグと無線リーダとの間で、情報を送受する無線タグシステム及び無線通信方法に関する。   The present invention relates to a wireless tag system and a wireless communication method for transmitting and receiving information between a wireless tag and a wireless reader.

従来より、特許文献1のような無線タグシステムがある。特許文献1には、物流、倉庫に保管される物品の存在位置を検出するために、比較的離れた距離でも通信可能なアクティブ型無線タグを物品に取り付け、無線リーダからの問い合わせ信号に応じて無線タグの情報を返信したり、呼びかけに応答して無線タグが音と光を発することにより目的の物品の発見を容易にするものである。特に、特許文献1の無線タグは、携帯無線発信機(無線リーダ)が放射する微小な電波エネルギーを利用して無線タグの電池電源をオンにする技術が開示されている。   Conventionally, there is a wireless tag system as in Patent Document 1. In Patent Document 1, in order to detect the location of an article stored in logistics or a warehouse, an active wireless tag that can communicate at a relatively long distance is attached to the article, and in response to an inquiry signal from a wireless reader Information on the wireless tag is returned, or the wireless tag emits sound and light in response to the call, thereby facilitating discovery of the target article. In particular, the wireless tag disclosed in Patent Document 1 discloses a technique for turning on the battery power of the wireless tag using minute radio wave energy radiated from a portable wireless transmitter (wireless reader).

また、特許文献2に示すように、各住宅に設けられた水道やガスなどのメータの値を子機が読み取り親機に無線伝送する無全自動検針システムがある。この自動検針システムは、各住宅に設けられた子機と、親機は検針員が操作するハンディーターミナルであり、子機と親機との電波到達距離は約100m程度必要であることから、電池により駆動されるアクティブ型無線タグと無線リーダとを有する無線タグシステムである。また、無線タグシステムは、ノイズなどに影響されることなく、的確に相手となる子機を起動して親機との無線通信を実現させるように送信信号の誤り訂正と、電池の消耗を低減するために間欠送受信と、を実行している。   Moreover, as shown in Patent Document 2, there is a fully automatic meter-reading system in which a slave unit reads the value of a meter such as water or gas provided in each house and wirelessly transmits it to the master unit. This automatic meter reading system is a handy terminal operated by a meter reader, and the handset provided in each house, and the radio wave reaching distance between the handset and the base unit is required to be about 100 m. This is a wireless tag system having an active wireless tag and a wireless reader driven by the mobile phone. In addition, the RFID tag system corrects the transmission signal error and reduces battery consumption so that it can accurately start the slave unit and realize wireless communication with the master unit without being affected by noise. To perform intermittent transmission and reception.

特開2003−23385号公報JP 2003-23385 A 特開平10−198881号公報JP-A-10-198881

特許文献1の無線システムでは、無線タグが無線リーダの放射する電波を利用しているため安定して作動させるためには、無線リーダの送信出力を高める必要があり、無線リーダの電力消費が比較的多くなる。   In the wireless system of Patent Document 1, since the wireless tag uses radio waves emitted from the wireless reader, it is necessary to increase the transmission output of the wireless reader in order to operate stably, and the power consumption of the wireless reader is compared. Increase.

特許文献2の無線システムでは、無線通信の信頼性を確保するためにプリアンブルフレームに誤り検出のためのCRC符号や誤り検出・訂正のBCH符号などが付加されており、プリアンブルデータを受信した後は、実データフレームを受信するまで受信を継続しなければならず、誤り符号を含まない方式に比べて受信期間が長くなる。   In the wireless system of Patent Document 2, a CRC code for error detection, a BCH code for error detection / correction, and the like are added to the preamble frame in order to ensure the reliability of wireless communication. The reception must be continued until the actual data frame is received, and the reception period becomes longer as compared with the method not including the error code.

また、特許文献2の無線システムでは、冗長ビットが増えると間欠受信の際の受信時間が伸びてしまい、アクティブ型の無線タグのように電池駆動が必須の装置においては電池寿命を短くする要因となっていた。特に、一般的なアクティブ型のRFIDシステムの場合は、無線リーダが何も送信しない無通信期間がほとんどであり、それにも関わらず、無線タグが間欠受信を行う必要があるため、いかにして受信時間を短くするかが課題となっていた。   In addition, in the wireless system of Patent Document 2, when the number of redundant bits increases, the reception time during intermittent reception increases, and in a device in which battery driving is indispensable, such as an active wireless tag, a factor that shortens the battery life. It was. In particular, in the case of a general active RFID system, there is almost no communication period in which nothing is transmitted by the wireless reader. Nevertheless, the wireless tag needs to perform intermittent reception, so how to receive it. The issue was how to shorten the time.

そこで、本発明は、無線タグの電力消費を抑える無線通信システム及び無線通信方法を提供することを目的とする。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a wireless communication system and a wireless communication method that suppress power consumption of a wireless tag.

本発明は、無線タグであって、無線リーダからの送信順に基づくサイクルカウンタがそれぞれに含まれる、複数のプリアンブルフレームを間欠受信する手段と、最後に受信されたプリアンブルフレームに含まれるサイクルカウンタに基づいて実データフレームの受信予定時刻を求める手段と、複数のプリアンブルフレームを受信した後、前記受信予定時刻までの間、前記無線タグの受信動作を停止する手段と、前記無線リーダから送信された前記実データフレームを前記受信予定時刻に受信する手段と、を備えることを特徴とする。また、本発明に係る無線タグは、望ましくは、受信される各プリアンブルフレームが冗長ビットを含まず、受信された複数のプリアンブルフレームのそれぞれが示すプリアンブルフレーム認識用の値が同一である場合に、正規のプリアンブルフレームが受信されたと判定する手段、を備える。また、本発明の実施形態に係る無線タグシステムは、無線タグと無線リーダとの間で、情報を送受する無線タグシステムであり、プリアンブルフレームを予め決められた回数繰り返し送信した後に実データフレームを送信する無線リーダと、無線リーダが送信するプリアンブルフレームを間欠受信により受信した場合、プリアンブルフレームに含まれるサイクルカウンタに基づいて実データフレームの通信予定時刻を求め、通信予定時刻に実データフレームを送受信する無線タグと、を有し、無線リーダが送信するプリアンブルフレームには、ビット同期信号、フレーム同期信号、サイクルカウンタ、無線タグ識別信号、を少なくとも含み、無線タグは、プリアンブルフレームの無線タグ識別信号を少なくとも2回受信し、受信したプリアンブルフレームが同一である場合に通信が成功したと判定する。 The present invention is a wireless tag based on means for intermittently receiving a plurality of preamble frames, each including a cycle counter based on the order of transmission from a wireless reader, and a cycle counter included in the last received preamble frame. Means for obtaining a scheduled reception time of the actual data frame, means for stopping the reception operation of the wireless tag until the scheduled reception time after receiving a plurality of preamble frames, and the transmitted from the wireless reader Means for receiving an actual data frame at the scheduled reception time. In addition, the wireless tag according to the present invention is preferably, when each received preamble frame does not include a redundant bit, and the value for preamble frame recognition indicated by each of the plurality of received preamble frames is the same, Means for determining that a normal preamble frame has been received. The wireless tag system according to the embodiment of the present invention is a wireless tag system that transmits and receives information between a wireless tag and a wireless reader, and transmits an actual data frame after repeatedly transmitting a preamble frame a predetermined number of times. When the transmitting wireless reader and the preamble frame transmitted by the wireless reader are received by intermittent reception, the scheduled communication time of the actual data frame is obtained based on the cycle counter included in the preamble frame, and the actual data frame is transmitted and received at the scheduled communication time. The preamble frame transmitted by the wireless reader includes at least a bit synchronization signal, a frame synchronization signal, a cycle counter, and a wireless tag identification signal. The wireless tag is a wireless frame identification signal of the preamble frame. Received at least twice and the received preamble Le frames you determined that the communication has succeeded when the same.

また、本発明の実施形態に係る無線タグシステムにおいては、無線リーダが送信するプリアンブルフレームには、プリアンブルフレームを繰り返して送信した回数を示すサイクルカウンタを含み、無線リーダはプリアンブルフレームを繰り返し送信するたびにカウンタ値を更新し、無線タグは、受信したプリアンブルフレームのサイクルカウンタに基づいて実データフレームの通信予定時間を算出し、通信予定時刻までは通信を停止すると共に、通信予定時刻に通信を開始して実データフレームの通信を行う。 In the wireless tag system according to an embodiment of the present invention, the preamble frame wireless reader transmits includes cycle counter that indicates the number of times of repeatedly transmitting a preamble frame, the wireless reader every time it sends repeatedly a preamble frame The wireless tag calculates the actual data frame communication scheduled time based on the received preamble frame cycle counter, stops communication until the scheduled communication time, and starts communication at the scheduled communication time. It intends line communication of the actual data frame to.

また、本発明は、無線リーダが実行する送信工程と、無線タグが実行する受信工程と、を含む無線通信方法において、前記送信工程は、送信順に基づくサイクルカウンタがそれぞれに含まれる、複数のプリアンブルフレームを送信する工程と、前記複数のプリアンブルフレームを送信した後に実データフレームを送信する工程と、を含み、前記受信工程は、前記複数のプリアンブルフレームのうち2個以上を間欠受信する工程と、最後に受信されたプリアンブルフレームに含まれるサイクルカウンタに基づいて実データフレームの受信予定時刻を求める工程と、前記2個以上のプリアンブルフレームが受信された後、前記受信予定時刻までの間、前記無線タグの受信動作を停止する工程と、前記無線リーダから送信された前記実データフレームを前記受信予定時刻に受信する工程と、を含むことを特徴とする。また、本発明の実施形態に係る無線通信方法は、無線タグと無線リーダとの間で、情報を送受する無線通信方法であり、プリアンブルフレームを予め決められた回数繰り返し送信した後に実データフレームを送信する無線リーダ工程と、プリアンブルフレームを間欠受信により受信した場合、プリアンブルフレームに含まれるサイクルカウンタに基づいて実データフレームの通信予定時刻を求め、通信予定時刻に実データフレームを送受信する無線タグ工程と、を有し、無線リーダ工程が送信するプリアンブルフレームには、少なくとも、ビット同期信号、フレーム同期信号、サイクルカウンタ、無線タグ識別信号、を含み、無線タグ工程は、プリアンブルフレームの無線タグ識別信号を少なくとも2回受信し、受信したプリアンブルフレームが同一である場合に通信が成功したと判定する。 Further, the present invention provides a wireless communication method including a transmission step executed by a wireless reader and a reception step executed by a wireless tag, wherein the transmission step includes a plurality of preambles each including a cycle counter based on a transmission order. A step of transmitting a frame; and a step of transmitting an actual data frame after transmitting the plurality of preamble frames, wherein the receiving step intermittently receives two or more of the plurality of preamble frames; A step of obtaining a scheduled reception time of an actual data frame based on a cycle counter included in a last received preamble frame; and after the reception of the two or more preamble frames until the scheduled reception time, A step of stopping the tag receiving operation, and the actual data frame transmitted from the wireless reader. The characterized in that it comprises a a step of receiving the reception scheduled time. The radio communication method according to an embodiment of the present invention, between the wireless tag and the radio reader, a wireless communication method for transmitting and receiving information, the real data frame after repeat count transmitted is predetermined a preamble frame A wireless reader process for transmitting, and when receiving a preamble frame by intermittent reception, a wireless tag process for obtaining a scheduled communication time of the actual data frame based on a cycle counter included in the preamble frame and transmitting / receiving the actual data frame at the scheduled communication time The preamble frame transmitted by the wireless reader process includes at least a bit synchronization signal, a frame synchronization signal, a cycle counter, and a wireless tag identification signal. The wireless tag process includes a wireless tag identification signal of the preamble frame. Received at least twice and the received preamble frame There it determined that there is communication in the case of the same was successful.

また、本発明の実施形態に係る無線通信方法において、無線リーダ工程が送信するプリアンブルフレームには、プリアンブルフレームを繰り返して送信した回数を示すサイクルカウンタを含み、無線リーダ工程はプリアンブルフレームを繰り返し送信するたびにカウンタ値を更新し、無線タグ工程は、受信したプリアンブルフレームのサイクルカウンタに基づいて実データフレームの通信予定時間を算出し、通信予定時刻までは通信を停止すると共に、通信予定時刻に通信を開始して実データフレームの通信を行う。 In the wireless communication method according to an embodiment of the present invention, the preamble frame transmitted radio reader step comprises a cycle counter that indicates the number of times of repeatedly transmitting a preamble frame, the wireless reader process repeatedly a preamble frame transmission The wireless tag process calculates the scheduled communication time of the actual data frame based on the received preamble frame cycle counter, stops the communication until the scheduled communication time, and at the scheduled communication time. It intends line communication of the actual data frame to start the communication.

また、本発明の実施形態に係る無線通信方法において、無線タグ工程は、通信予定時刻に無線リーダ工程から複数回送信された実データフレームが同一の実データフレームである場合には、正規の実データフレームであると判定する。 In the wireless communication method according to an embodiment of the present invention, the wireless tag process, when the actual data frame transmitted multiple times from a wireless reader process communication scheduled time is the same actual frame, the normal you determined that the actual data frame.

本発明によれば、無線リーダが繰り返し送信するプリアンブルフレームには、誤り検出や訂正などの冗長ビットを付加せず、必要最低限の情報を有するプリアンブルフレームを繰り返し送信すると共に、無線タグは間欠受信による受信継続時間を1個のプリアンブルフレーム送信時間にほぼ等しくすることができるという効果がある。   According to the present invention, a preamble frame repeatedly transmitted by a wireless reader is not added with redundant bits such as error detection and correction, and a preamble frame having a minimum amount of information is repeatedly transmitted. There is an effect that the reception continuation time by can be made substantially equal to the transmission time of one preamble frame.

また、無線タグが少なくとも同一の値を示すプリアンブルフレームを複数回受信した場合、正規のプリアンブルフレームであると判定することにより、プリアンブルフレームの誤検出を防止し、無線通信の信頼性を損なうことなく、受信時間を短縮することで電力消費を低減できるという効果がある。   In addition, when a preamble frame having at least the same value is received multiple times by the wireless tag, it is determined that it is a regular preamble frame, thereby preventing erroneous detection of the preamble frame and without impairing the reliability of wireless communication. The power consumption can be reduced by shortening the reception time.

以下、本発明を実施するための最良の形態(以下実施形態という)を、図面に従って説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings.

図1は物品検索や所在管理を実現する無線タグシステム1の構成を示している。無線タグシステム1は、例えば、製品の梱包箱にそれぞれ取り付けられた無線タグ(10,21,22)と、複数の無線タグ10と300MHz帯の微弱無線で無線通信を行う無線リーダ20と、を有している。無線タグ10は、無線リーダ20と通信をする送信部17及び受信部19と、通信タイミングを計測するタイマー16と、無線タグ1の情報及び製品の情報を記憶するメモリ15と、CPU13によって駆動されるLED11及びブザー12と、無線タグ10を制御するCPU13と、電源を供給する電池14と、を有している。また、無線リーダ20は、無線タグ10と通信をする送信部41及び受信部42と、無線タグ10の選択や情報読み書きの為の表示部44及び操作部45と、を有している。   FIG. 1 shows a configuration of a wireless tag system 1 that implements article search and location management. The wireless tag system 1 includes, for example, a wireless tag (10, 21, 22) attached to a product packaging box, and a wireless reader 20 that performs wireless communication with a plurality of wireless tags 10 with weak wireless in the 300 MHz band. Have. The wireless tag 10 is driven by a transmission unit 17 and a reception unit 19 that communicate with the wireless reader 20, a timer 16 that measures communication timing, a memory 15 that stores information on the wireless tag 1 and product information, and a CPU 13. LED 11 and buzzer 12, CPU 13 for controlling wireless tag 10, and battery 14 for supplying power. The wireless reader 20 includes a transmission unit 41 and a reception unit 42 that communicate with the wireless tag 10, and a display unit 44 and an operation unit 45 for selecting the wireless tag 10 and reading / writing information.

無線リーダ20を携帯した操作者が、無線タグ10に対してLED点灯やブザー鳴動を指示することにより、該当する無線タグ10の有無や所在を目や耳で判別可能である。このような無線タグシステム1では、無線リーダ20が指示を送信していない無通信期間がほとんどであるにも関わらず、無線タグ10は指示に対して迅速な対応が要求されるため、ある程度の早い周期で指示を待ち受ける必要がある。また、無線タグ10は、小型で電池駆動が必須であり、電池寿命の確保のため、いかにして待ち受け時間を短くするかが課題となっている。そこで、本発明の無線タグシステムで特徴的な事項の一つは、例えば5年程度連続して使用可能な省電力無線タグを実現する際、間欠動作により累積作動時間が増えることで消費電流が多くなることから、電池の消耗の原因となる受信処理時間を短縮することで、連続使用期間を延長させることである。   When an operator carrying the wireless reader 20 instructs the wireless tag 10 to turn on an LED or sound a buzzer, the presence or location of the wireless tag 10 can be determined with eyes or ears. In such a wireless tag system 1, the wireless tag 10 requires a quick response to the instruction even though there is almost no communication period during which the wireless reader 20 does not transmit the instruction. It is necessary to wait for instructions at an early cycle. Further, the wireless tag 10 is small and needs to be driven by a battery, and there is a problem of how to shorten the standby time in order to ensure the battery life. Thus, one of the characteristic features of the wireless tag system of the present invention is that, for example, when realizing a power-saving wireless tag that can be used continuously for about five years, the current consumption is increased by increasing the cumulative operation time due to intermittent operation. Therefore, the continuous use period is extended by shortening the reception processing time that causes battery consumption.

図6は、本実施形態を理解する上で参考となる従来のプリアンブルフレームと本実施形態のプリアンブルフレームを示している。従来のプリアンブルフレームの構成において、無線タグがフレーム同期信号2を検出するためには、無線リーダの送信と無線タグの受信は非同期であるため、少なくとも受信継続時間は12.29ms以上とする必要がある。これに対し、本実施形態のプリアンブルフレームの構成では、CRCを取り除くと共にフレーム同期信号2を短縮したフレーム同期信号1にすることで、無線タグがフレーム同期信号1を検出するために、少なくとも受信継続時間を7.5ms以上とすることができ、従来構成に比べて、受信時間の短縮が可能となる。また、実験によると、無線タグの間欠受信周期を5秒とし、その周期で電池容量2100mAhの電池による寿命を求めると、従来方式では約5年に対し、本実施形態形式では約6.6年となり、1.6年の改善効果が得られた。   FIG. 6 shows a conventional preamble frame and a preamble frame according to the present embodiment, which are helpful in understanding the present embodiment. In the configuration of the conventional preamble frame, in order for the wireless tag to detect the frame synchronization signal 2, the transmission of the wireless reader and the reception of the wireless tag are asynchronous, so at least the reception duration needs to be 12.29 ms or more. is there. On the other hand, in the configuration of the preamble frame of the present embodiment, at least the reception is continued in order for the wireless tag to detect the frame synchronization signal 1 by removing the CRC and using the frame synchronization signal 1 with the frame synchronization signal 2 shortened. The time can be set to 7.5 ms or more, and the reception time can be shortened as compared with the conventional configuration. Further, according to an experiment, when the intermittent reception period of the wireless tag is 5 seconds and the lifetime of the battery having a battery capacity of 2100 mAh is obtained at the period, the conventional system is about 5 years, and the present embodiment is about 6.6 years. The improvement effect of 1.6 years was obtained.

図2は無線タグシステム1のタイミングチャートを示している。無線リーダは、プリアンブルフレーム31と実データフレーム32とを用いて無線タグと通信を行う。無線リーダが送信するプリアンブルフレーム31には、ビット同期信号、フレーム同期信号1及びサイクルカウンタを含んでおり、同一のプリアンブルフレームは複数回繰り返して送信される。また、実データフレーム32は、ビット同期信号、フレーム同期信号2、タグID、制御信号、CRCを含んでおり、同様に複数回繰り返して送信される。無線タグは、受信した制御信号がLED点灯指示やブザー鳴動指示である場合には、LED点灯やブザー鳴動を実行する。   FIG. 2 shows a timing chart of the wireless tag system 1. The wireless reader communicates with the wireless tag using the preamble frame 31 and the actual data frame 32. The preamble frame 31 transmitted by the wireless reader includes a bit synchronization signal, a frame synchronization signal 1 and a cycle counter, and the same preamble frame is repeatedly transmitted a plurality of times. The actual data frame 32 includes a bit synchronization signal, a frame synchronization signal 2, a tag ID, a control signal, and a CRC, and is repeatedly transmitted a plurality of times in the same manner. When the received control signal is an LED lighting instruction or a buzzer sounding instruction, the wireless tag performs LED lighting or a buzzer sounding.

また、図5は、無線タグへの書き込みのタイミングチャートを示している。この処理により、在庫管理システム等に用いられる無線タグに必要な入庫日時、在庫数の記録・更新等のユーザデータの書き込みが可能である。基本動作は図2と同じであるが、実データフレームにユーザデータ書き込み指示である制御情報及び書き込みデータが挿入されている。無線タグは、自局向けデータフレームを受信したならば、データフレームに含まれる制御情報に従いユーザデータをメモリに書き込み、ユーザデータの書き込みが正常に終了した場合はACKを無線リーダに返信する。無線リーダはACKを受信したならばユーザデータ書き込みが正常に終了したものと判定する。   FIG. 5 shows a timing chart of writing to the wireless tag. By this processing, user data such as storage date / time required for a wireless tag used in an inventory management system or the like, and recording / updating of the number of inventory can be written. The basic operation is the same as in FIG. 2, but control information and write data, which are user data write instructions, are inserted into the actual data frame. When the wireless tag receives the data frame for the local station, the wireless tag writes user data to the memory according to the control information included in the data frame, and returns ACK to the wireless reader when the writing of the user data is completed normally. If the wireless reader receives ACK, it determines that the user data writing has been completed normally.

図3は、無線リーダが送信するプリアンブルフレームと実データフレームの構成を示している。図3のプリアンブルフレーム31のビット同期信号は、受信側で送信側のビットタイミングの同期を取るための信号であり、「0101,0101,0101,0101,0101,0101」の0と1の24ビットの繰り返し信号である。フレーム同期信号1、及びフレーム同期信号2は、無線タグのような受信側でデータビット位置を認識するための信号であり、本発明のフレーム同期信号1は、受信側でデータビット位置を認識するための信号として用いている。   FIG. 3 shows a configuration of a preamble frame and an actual data frame transmitted by the wireless reader. The bit synchronization signal of the preamble frame 31 in FIG. 3 is a signal for synchronizing the bit timing on the transmission side on the reception side, and is 24 bits of 0 and 1 of “0101, 0101, 0101, 0101, 0101, 0101”. It is a repetitive signal. The frame synchronization signal 1 and the frame synchronization signal 2 are signals for recognizing the data bit position on the receiving side such as a wireless tag, and the frame synchronization signal 1 of the present invention recognizes the data bit position on the receiving side. It is used as a signal for

本実施形態において、プリアンブルフレーム31のフレーム同期信号1に31ビットM系列符号の上位16ビットである「0001,1011,1010,1000」を用いて消費電力を低下させ、実データフレームには、フレーム同期信号2は「0001,1011,1010,1000,0100,1011,0011,111」の31ビットM系列符号を用いることにより、タイミングを合わせるための信号であるプリアンブルフレームを短くした。   In the present embodiment, the power consumption is reduced by using “0001, 1011, 1010, 1000” which is the upper 16 bits of the 31-bit M-sequence code for the frame synchronization signal 1 of the preamble frame 31, and the actual data frame includes a frame The synchronization signal 2 uses a 31-bit M-sequence code of “0001, 1011, 1010, 1000, 0100, 1011, 0011, 111”, thereby shortening the preamble frame that is a signal for matching the timing.

単に、プリアンブルフレームを短くする方法であれば、15ビットM系列符号を用いる方法もあるが、ソフト処理の容易さを考慮し8ビット単位で処理可能な事から、31ビットM系列符号の上位16ビットを採用した。また、実験結果から、プリアンブルフレームを短くする目的で上位8ビットを用いる方法では、ノイズを誤ってフレーム同期信号と誤認識する頻度が増加するため、トータルでの受信時間短縮の効果が得られない。そこで、上位16ビットを用いることで誤認識する頻度が減少し、プリアンブルフレームを短くすることによる受信時間短縮の効果が得られることが明らかになったため、本方式を採用した。   If the preamble frame is simply shortened, there is a method using a 15-bit M-sequence code. However, since it can be processed in units of 8 bits considering the ease of software processing, the upper 16 of the 31-bit M-sequence code is used. Adopted a bit. Also, from the experimental results, in the method using the upper 8 bits for the purpose of shortening the preamble frame, the frequency of erroneously recognizing noise as a frame synchronization signal increases, so the effect of shortening the total reception time cannot be obtained. . Therefore, since the frequency of erroneous recognition is reduced by using the upper 16 bits and it has become clear that the effect of shortening the reception time can be obtained by shortening the preamble frame, this method was adopted.

図2において、無線リーダは、プリアンブルフレーム(4.58ms)を5.2秒間隔中繰り返し送信し、その直後に実データフレーム(16.25ms)を6回繰り返し送信する(97.5ms)。サイクルカウンタ(CC)は、実データフレーム直前のプリアンブルフレームを0とし、0.5秒間隔でディクリメントするように送信する。本実施形態においては、サイクルカウンタの初期値を10とし、10から9,8,7・・となるようにカウントダウンする方式とした。無線タグは、5秒周期で間欠受信を行い、受信継続時間はプリアンブルフレーム31のフレーム同期信号を少なくとも1回は受信できるように7msとする。   In FIG. 2, the wireless reader repeatedly transmits a preamble frame (4.58 ms) during an interval of 5.2 seconds, and immediately thereafter transmits an actual data frame (16.25 ms) six times (97.5 ms). The cycle counter (CC) sets the preamble frame immediately before the actual data frame to 0 and transmits it so as to decrement at intervals of 0.5 seconds. In the present embodiment, the initial value of the cycle counter is set to 10 and the count down is performed from 10 to 9, 8, 7,. The wireless tag performs intermittent reception at a cycle of 5 seconds, and the reception duration is set to 7 ms so that the frame synchronization signal of the preamble frame 31 can be received at least once.

無線タグがフレーム同期信号を受信した場合には、その時点からさらに受信継続時間を20ms延長してプリアンブルフレームを複数回受信し、少なくとも同一の値を示すプリアンブルフレームを複数回受信したならば正規のプリアンブルフレームであると判定する。また、フレーム同期信号を受信しない場合には、次の間欠受信周期まで受信を停止する。   When the wireless tag receives the frame synchronization signal, the reception duration is further extended by 20 ms from that point, and a preamble frame is received a plurality of times, and if a preamble frame showing at least the same value is received a plurality of times It is determined that the frame is a preamble frame. When no frame synchronization signal is received, reception is stopped until the next intermittent reception cycle.

正規のプリアンブルフレームと判定した場合は、プリアンブルフレームに含まれるサイクルカウンタを用いて、実データフレームを受信するまので待ち時間を式1により算出する。“待ち時間(秒)=サイクルカウンタ値×0.5秒”・・・(式1)
無線タグは、待ち時間が経過するまでの間は受信動作を一旦休止すると共に、前記待ち時間経過後に受信動作を再開して実データフレームを受信する。無線タグは、受信した実データフレームに含まれるタグIDにより自局向けの実データフレームと判定した場合には、制御情報に従った動作を実施する。
When it is determined that the frame is a regular preamble frame, the waiting time until the actual data frame is received is calculated using Equation 1 using the cycle counter included in the preamble frame. “Wait time (seconds) = cycle counter value × 0.5 seconds” (Expression 1)
The wireless tag pauses the receiving operation until the waiting time elapses, and resumes the receiving operation after the waiting time elapses to receive the actual data frame. When it is determined that the wireless tag is an actual data frame for the local station based on the tag ID included in the received actual data frame, the wireless tag performs an operation according to the control information.

図4は無線タグシステムの処理の流れを示し、左側に無線リーダ、右側に無線タグの処理を示している。無線リーダはサイクルカウントCCに初期値として「10」がセットされ、ステップS10において、プリアンブルフレームを送信した後、ステップS12において、サイクルカウントを1減らす。ステップS14において、サイクルカウントが0より大きい場合にはステップS10に戻る。また、無線リーダは、サイクルカウントが0より小さい場合には、ステップS16の実データ送信を実行し、ステップS18の判定処理により6回実データ送信を繰り返す。以上の処理が終わったら、最初に戻る。   FIG. 4 shows the processing flow of the wireless tag system, with the wireless reader on the left side and the wireless tag processing on the right side. The wireless reader sets “10” as an initial value in the cycle count CC, and after transmitting a preamble frame in step S10, the cycle count is decremented by 1 in step S12. If the cycle count is greater than 0 in step S14, the process returns to step S10. If the cycle count is less than 0, the wireless reader executes actual data transmission in step S16, and repeats actual data transmission six times by the determination process in step S18. When the above processing is completed, the process returns to the beginning.

無線タグは、ステップS20により5秒間経過するかをタイマーによって判定し、5秒経過した場合には、ステップS22のプリアンブル受信を実行する。無線タグはプリアンブル受信によりサイクルカウンタの値を取得し、ステップS24にてサイクルカウンタから実データ受信時刻を算出する。ステップS26にて、無線タグは、予定時間まで待ち状態とし、予定時刻になった場合には、ステップS28の実データ受信を実行し、ステップS30により受信した実データフレームの内容が同一であることを確認することになる。以上の処理が終わったら、最初に戻る。   The wireless tag determines whether or not 5 seconds have elapsed in step S20 by a timer, and when 5 seconds have elapsed, executes the preamble reception in step S22. The wireless tag acquires the value of the cycle counter by receiving the preamble, and calculates the actual data reception time from the cycle counter in step S24. In step S26, the wireless tag waits until the scheduled time. When the scheduled time is reached, the actual data reception in step S28 is executed, and the contents of the actual data frame received in step S30 are the same. Will be confirmed. When the above processing is completed, the process returns to the beginning.

以上、上述したように、本実施形態に係る無線タグシステムでは、無線リーダが繰り返し送信するプリアンブルフレームには、誤り検出や訂正などの冗長ビットを付加せず、必要最低限の情報を有するプリアンブルフレームを繰り返し送信すると共に、無線タグは間欠受信による受信継続時間を1個のプリアンブルフレーム送信時間にほぼ等しくすることが可能となる。   As described above, in the wireless tag system according to this embodiment, the preamble frame repeatedly transmitted by the wireless reader is not added with redundant bits such as error detection and correction, and has the minimum necessary information. The wireless tag can make the reception continuation time due to intermittent reception substantially equal to the transmission time of one preamble frame.

また、無線タグが少なくとも同一の値を示すプリアンブルフレームを複数回受信した場合、正規のプリアンブルフレームであると判定することにより、プリアンブルフレームの誤検出を防止し、無線通信の信頼性を損なうことなく、受信時間を短縮することで電力消費を低減することが可能となる。   In addition, when a preamble frame having at least the same value is received multiple times by the wireless tag, it is determined that it is a regular preamble frame, thereby preventing erroneous detection of the preamble frame and without impairing the reliability of wireless communication. By shortening the reception time, power consumption can be reduced.

本発明は、無線タグシステムに関し、無線タグと無線リーダとの間で、無線タグに記憶される情報を送受する無線タグシステム及び無線通信方法として利用することが可能である。   The present invention relates to a wireless tag system, and can be used as a wireless tag system and a wireless communication method for transmitting and receiving information stored in a wireless tag between a wireless tag and a wireless reader.

本発明の実施形態に係る無線タグと無線リーダとを含む無線タグシステムの構成を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing a configuration of a wireless tag system including a wireless tag and a wireless reader according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る無線タグシステムのタイミングチャート図である。It is a timing chart figure of the radio | wireless tag system which concerns on embodiment of this invention. 本実施形態の無線リーダが送信するプリアンブルフレームと実データフレームの構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the preamble frame and real data frame which the radio | wireless reader of this embodiment transmits. 本実施形態の無線タグシステムの処理の流れを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the flow of a process of the wireless tag system of this embodiment. 本実施形態における無線タグ書き込みのタイミングチャート図である。It is a timing chart figure of the RFID tag writing in this embodiment. 本実施形態を理解する上で参考となる従来のプリアンブルフレームと本実施形態のプリアンブルフレームを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the preamble frame of the conventional preamble frame and this embodiment used as a reference in understanding this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 無線タグシステム、10,21,22 無線タグ、11 LED、12 ブザー、13 CPU、14 電池、15 メモリ、16 タイマー、17,41 送信部、19,42 受信部、20 無線リーダ、31 プリアンブルフレーム、32 実データフレーム、44 表示部、45 操作部。   1 wireless tag system, 10, 21, 22 wireless tag, 11 LED, 12 buzzer, 13 CPU, 14 battery, 15 memory, 16 timer, 17, 41 transmitter, 19, 42 receiver, 20 wireless reader, 31 preamble frame , 32 Actual data frame, 44 display section, 45 operation section.

Claims (3)

無線タグであって、A wireless tag,
無線リーダからの送信順に基づくサイクルカウンタがそれぞれに含まれる、複数のプリアンブルフレームを間欠受信する手段と、Means for intermittently receiving a plurality of preamble frames, each including a cycle counter based on the order of transmission from the wireless reader;
最後に受信されたプリアンブルフレームに含まれるサイクルカウンタに基づいて実データフレームの受信予定時刻を求める手段と、Means for obtaining the scheduled reception time of the actual data frame based on the cycle counter included in the last received preamble frame;
複数のプリアンブルフレームを受信した後、前記受信予定時刻までの間、前記無線タグの受信動作を停止する手段と、Means for stopping the reception operation of the wireless tag until the scheduled reception time after receiving a plurality of preamble frames;
前記無線リーダから送信された前記実データフレームを前記受信予定時刻に受信する手段と、Means for receiving the actual data frame transmitted from the wireless reader at the scheduled reception time;
を備えることを特徴とする無線タグ。A wireless tag comprising:
受信される各プリアンブルフレームが冗長ビットを含まない、請求項1に記載の無線タグにおいて、The radio tag according to claim 1, wherein each received preamble frame does not include redundant bits.
受信された複数のプリアンブルフレームのそれぞれが示すプリアンブルフレーム認識用の値が同一である場合に、正規のプリアンブルフレームが受信されたと判定する手段、Means for determining that a normal preamble frame has been received when the preamble frame recognition values indicated by each of the plurality of received preamble frames are the same;
を備えることを特徴とする無線タグ。A wireless tag comprising:
無線リーダが実行する送信工程と、A transmission step performed by the wireless reader;
無線タグが実行する受信工程と、を含む無線通信方法において、A wireless communication method including a reception step executed by the wireless tag,
前記送信工程は、The transmission step includes
送信順に基づくサイクルカウンタがそれぞれに含まれる、複数のプリアンブルフレームを送信する工程と、Transmitting a plurality of preamble frames each including a cycle counter based on a transmission order;
前記複数のプリアンブルフレームを送信した後に実データフレームを送信する工程と、Transmitting an actual data frame after transmitting the plurality of preamble frames;
を含み、Including
前記受信工程は、The receiving step includes
前記複数のプリアンブルフレームのうち2個以上を間欠受信する工程と、Intermittently receiving two or more of the plurality of preamble frames;
最後に受信されたプリアンブルフレームに含まれるサイクルカウンタに基づいて実データフレームの受信予定時刻を求める工程と、Determining the scheduled reception time of the actual data frame based on the cycle counter included in the last received preamble frame;
前記2個以上のプリアンブルフレームが受信された後、前記受信予定時刻までの間、前記無線タグの受信動作を停止する工程と、After receiving the two or more preamble frames, until the scheduled reception time, stopping the reception operation of the wireless tag;
前記無線リーダから送信された前記実データフレームを前記受信予定時刻に受信する工程と、Receiving the actual data frame transmitted from the wireless reader at the scheduled reception time;
を含むことを特徴とする無線通信方法。A wireless communication method comprising:
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