JP2005064822A - Radio communication apparatus and radio communication system - Google Patents
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Description
本発明は、特定周波数帯のマイクロ波を用いた電波通信方式による無線通信装置並びに無線通信システムに係り、特に、2.4GHz帯のマイクロ波を使用したRFIDシステム並びにIEEE802.11bやIEEE802.11gなどの2.4GHz帯を使用する無線LANなどからなる無線通信装置並びに無線通信システムに関する。 The present invention relates to a radio communication apparatus and radio communication system using a radio wave communication method using a microwave of a specific frequency band, and more particularly to an RFID system using a microwave of 2.4 GHz band, IEEE802.11b, IEEE802.11g, etc. The present invention relates to a wireless communication apparatus and a wireless communication system including a wireless LAN using the 2.4 GHz band.
さらに詳しくは、本発明は、複数の電波通信方式を兼用した無線通信装置並びに無線通信システムに係り、特に、同じ2.4GHz帯を使用するRFIDシステムと無線LANシステムを兼用し、低消費電力のデータ伝送や簡易な通信設定を実現する無線通信装置並びに無線通信システムに関する。 More particularly, the present invention relates to a wireless communication apparatus and a wireless communication system that also use a plurality of radio wave communication methods, and in particular, to use both the RFID system and the wireless LAN system that use the same 2.4 GHz band, thereby reducing power consumption. The present invention relates to a wireless communication apparatus and a wireless communication system that realize data transmission and simple communication settings.
局所でのみ適用可能な無線通信手段の一例として、RFIDを挙げることができる。RFIDとは、タグとリーダとから構成されるシステムで、タグに格納された情報をリーダで非接触に読み取るシステムである。他の呼び方として、「IDシステム、データ・キャリア・システム」などがあるが、世界的に共通なのが、このRFIDシステムである。略してRFIDという場合もある。日本語に訳すると「高周波(無線)を使用した認識システム」となる。タグとリーダライタの間の通信方法には、電磁結合方式、電磁誘導方式、電波通信方式などが挙げられる(例えば、非特許文献1を参照のこと)。本発明は、このうち、2.4GHz帯などのマイクロ波を用いた電波通信方式に関連する(後述)。 As an example of wireless communication means that can be applied only locally, RFID can be cited. The RFID is a system composed of a tag and a reader, and is a system that reads information stored in the tag in a contactless manner with a reader. Other names include "ID system, data carrier system", etc., but this RFID system is common worldwide. For short, it may be called RFID. Translated into Japanese, it becomes “a recognition system using high frequency (wireless)”. Examples of the communication method between the tag and the reader / writer include an electromagnetic coupling method, an electromagnetic induction method, and a radio wave communication method (for example, see Non-Patent Document 1). Of these, the present invention relates to a radio wave communication system using a microwave such as a 2.4 GHz band (described later).
RFIDタグは、固有の識別情報を含んだデバイスであり、特定周波数の電波を受信したことに応答して識別情報に相当する変調周波数の電波を発振する動作特性を持ち、読み取り装置側でRFIDタグの発振周波数を基にそれが何であるかを特定することができる。したがって、RFIDを用いたシステムでは、RFIDタグに書き込まれている固有のIDを利用して、物品の判別や所有者の判別などを行なうことができる。現在、RFIDシステムは、入退室を管理するシステムや、物流における物品識別システム、食堂などでの料金清算のシステム、CDやソフトウェアなどの販売店での無断持ち出し防止システムなど、多数のシステムで利用されている。 An RFID tag is a device including unique identification information, has an operating characteristic of oscillating a radio wave of a modulation frequency corresponding to the identification information in response to reception of a radio wave of a specific frequency, and the RFID tag on the reader side Based on the oscillation frequency, it is possible to specify what it is. Therefore, in a system using RFID, it is possible to perform identification of an article, identification of an owner, and the like using a unique ID written in an RFID tag. Currently, RFID systems are used in many systems, including entry / exit management systems, goods identification systems in logistics, fee clearing systems in canteens, and unauthorized removal prevention systems at stores such as CDs and software. ing.
例えば、送受信及びメモリ機能を備えたICチップと、該チップの駆動源と、アンテナとをパッケージ化して無線識別装置を小型に製作することができる(例えば、特許文献1を参照のこと)。この無線識別装置によれば、物品などに関するさまざまのデータをアンテナ経由でICチップの受信手段に送信し、その出力をメモリに蓄積しておくとともに、必要に応じてメモリ内のデータを読み出して、アンテナを介して無線で外部に供給することができる。したがって、物品などの存在や位置を迅速且つ容易に確認したり追跡したりすることが可能である。 For example, an IC chip having transmission / reception and memory functions, a driving source of the chip, and an antenna can be packaged to manufacture a wireless identification device in a small size (see, for example, Patent Document 1). According to this wireless identification device, various data relating to articles and the like are transmitted to the receiving means of the IC chip via the antenna, the output is stored in the memory, and the data in the memory is read as necessary, It can be supplied to the outside wirelessly through an antenna. Accordingly, it is possible to quickly and easily confirm or track the presence or position of an article or the like.
図7には、従来のRFIDシステムの構成例を示している。参照番号101は、RFIDのタグ側に相当し、タグ・チップ102とアンテナ103で構成される。アンテナ103には、半波長のダイポール・アンテナなどが使用される。タグ・チップ102は、変調部110と、整流・復調部112、メモリ部113で構成される。
FIG. 7 shows a configuration example of a conventional RFID system. Reference numeral 101 corresponds to the tag side of the RFID, and includes a
タグ・リーダ100より送信された電波foは、アンテナ103で受信され、整流・復調部110に入力される。ここで、受信電波foは整流され、直流電源に変換されると同時に、この直流電源により復調機能が動作開始し、タグ101に対する読み取り信号であることが認識される。電波foの受信により発生した電源は、メモリ部113及び変調部110にも供給される。
The radio wave f o transmitted from the
メモリ部113は、あらかじめ内部に格納されているID情報を読み出し、変調部110に送信データとして送る。変調部110は、ダイオード・スイッチ111で構成され、送信データのビット・イメージに従ってダイオード・スイッチ111のオン/オフ動作を繰り返す。すなわち、データが1の場合は、スイッチがオン状態となり、アンテナはアンテナ・インピーダンス(例えば50Ω)で終端される。このとき、タグ・リーダ100からの電波は吸収される。また、データが0の場合は、スイッチがオフとなり、ダイオード・スイッチ111はオープン状態となり、同時にアンテナの終端もオープン状態となる。このとき、タグ・リーダ100からの電波は反射され、送信元に戻ることになる。このような通信方法は「バック・スキャッタ方式」と呼ばれる。このようにして、タグ101は無電源で内部の情報をリーダ側に送ることが可能となる。
The memory unit 113 reads ID information stored therein in advance and sends it to the modulation unit 110 as transmission data. The modulation unit 110 includes a diode switch 111, and repeats the on / off operation of the diode switch 111 according to the bit image of the transmission data. That is, when the data is 1, the switch is turned on, and the antenna is terminated with an antenna impedance (for example, 50Ω). At this time, radio waves from the
一方のタグ・リーダ100は、携帯情報端末などのホスト機器106と、タグ・リーダ・モジュール104と、タグ・リーダ・モジュール104に接続されたアンテナ105で構成される。
One
ホスト機器106は、タグ101のリード指示をホスト・インターフェース部121経由で通信制御部120に通知する。ベースバンド処理部119は、通信制御部120からのタグのリード・コマンドを受け取ると、送信データに対して所定の編集処理を施し、さらにフィルタリングを行なった後、ベースバンド信号としてASK変調部117に送る。ASK変調部117は、周波数シンセサイザ116の周波数foを用いてASK(Amplitude Shift Keying:振幅シフト・キーイング)変調を行なう。
The host device 106 notifies the communication control unit 120 of a read instruction for the tag 101 via the host interface unit 121. Upon receiving the tag read command from the communication control unit 120, the
周波数シンセサイザ116の周波数設定は、通信制御部120により行なわれる。一般に、RFタグからの信号の定在波やマルチパスの軽減のために、タグへの送信周波数はホッピングして用いられる。このホッピングの指示も通信制御部120により行なわれる。ASK変調が施された送信信号は、サーキュレータ114を経由し、アンテナ105よりタグ101に向けて放射される。 The frequency setting of the frequency synthesizer 116 is performed by the communication control unit 120. In general, the transmission frequency to the tag is used by hopping in order to reduce the standing wave of the signal from the RF tag and multipath. This hopping instruction is also given by the communication control unit 120. The transmission signal subjected to ASK modulation is radiated from the antenna 105 toward the tag 101 via the circulator 114.
タグ101からは、バック・スキャッタ方式による反射により(前述)、タグ・リーダ100からの送信信号と同一周波数の信号が戻される。この信号は、タグ・リーダ100のアンテナ105で受信され、ミキサー115に入力される。ミキサー115には送信と同じローカル周波数foが入力されるので、ミキサー115の出力にはタグ101側で変調を施した信号が現れることになる。復調部118は、この信号から1と0のビット系列からなるデータを復調し、通信制御部119に送る。通信制御部119では、データをデコードし、タグ101内のメモリ113に格納されていたデータ(ID)を取り出し、ホスト・インターフェース部120からホスト機器106に転送する。
A signal having the same frequency as the transmission signal from the
上述したような仕組みにより、タグ・リーダ100はタグ101内の情報を読み出すことができる。タグ・リーダは、一般的にはタグ・ライタとしても使用することが可能で、ホスト機器106側の指定データをタグ101内のメモリ113に書き込むことができる。
The
ところで、有線方式によるLAN配線からユーザを解放するシステムとして、無線LANが注目されている。無線LANによれば、オフィスなどの作業空間において、有線ケーブルの大半を省略することができるので、パーソナル・コンピュータ(PC)などの通信端末を比較的容易に移動させることができる。近年では、無線LANシステムの高速化、低価格化に伴い、その需要が著しく増加してきている。特に最近では、人の身の回りに存在する複数の電子機器間で小規模な無線ネットワークを構築して情報通信を行なうために、パーソナル・エリア・ネットワーク(PAN)の導入の検討が行なわれている。例えば、2.4GHz帯や、5GHz帯など、監督官庁の免許が不要な周波数帯域を利用して、異なった無線通信装置並びに無線通信システムが規定されている。 By the way, a wireless LAN has attracted attention as a system for releasing users from wired LAN connection. According to the wireless LAN, most of the wired cables can be omitted in a work space such as an office, so that a communication terminal such as a personal computer (PC) can be moved relatively easily. In recent years, the demand for wireless LAN systems has increased remarkably with the increase in speed and cost. In particular, recently, in order to establish a small-scale wireless network between a plurality of electronic devices existing around a person and perform information communication, introduction of a personal area network (PAN) has been studied. For example, different radio communication apparatuses and radio communication systems are defined using frequency bands that do not require a license from a supervisory agency, such as 2.4 GHz band and 5 GHz band.
近年、無線LANの普及率が高まってきており、PCやPDAなどの情報機器以外にも、携帯電話やデジタル・カメラなどのポータブル機器でも使用されるようになってきている。また、アプリケーションとしては、カメラ付き携帯電話やデジタル・カメラで撮った画像データを無線LAN経由でPCにアップロードすることなどが挙げられる。 In recent years, the prevalence of wireless LANs has increased, and in addition to information devices such as PCs and PDAs, they are also used in portable devices such as mobile phones and digital cameras. Examples of the application include uploading image data taken with a camera-equipped mobile phone or a digital camera to a PC via a wireless LAN.
無線ネットワークに関する標準的な規格の1つにIEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers:電気電子学会)で標準化された802.11(例えば、非特許文献2を参照のこと)などの規格や、HiperLAN/2やIEEE302.15.3、Bluetooth通信などを挙げることができる。IEEE802.11規格については、無線通信方式や使用する周波数帯域の違いなどにより、IEEE802.11a規格、IEEE802.11b規格…などの各種無線通信方式が存在する。
One standard for wireless networks is a standard such as 802.11 standardized by IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers) (see Non-Patent
本発明では、無線LANシステムとして特にIEEE802.11bに着目する。IEEE802.11bは、2.4GHz帯を用い、変調方式としてDS−SS(直接拡散方式:Direct Sequence Spectrum Spread)を用い、最大伝送速度は11Mbpsの無線LAN規格である。また、アクセス制御方式としては、CSMA/CA(搬送波感知多重アクセス/衝突回避方式:Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)が用いられる。 The present invention pays particular attention to IEEE 802.11b as a wireless LAN system. IEEE 802.11b uses a 2.4 GHz band, uses DS-SS (Direct Sequence Spectrum Spread) as a modulation method, and is a wireless LAN standard with a maximum transmission rate of 11 Mbps. As an access control method, CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) is used.
図8には、無線LANシステムの構成例を示している。無線LAN端末200は、携帯情報端末などのホスト機器202に、無線LANモジュール201を付加して使用する。ホスト機器202と無線LANモジュール201は、例えばコンパクト・フラッシュ・インターフェースなどで相互に接続される。
FIG. 8 shows a configuration example of the wireless LAN system. The
無線LAN端末200は、無線LAN基地局203経由でインターネット206などの広域ネットワークに接続することができる。無線LAN基地局200には、例えばダイバーシティ効果を得るために2つのアンテナ204及び205が装備される。無線LANモジュール201でもダイバーシティを行なってもよい。 ここで、無線LANモジュール201の構成について以下に説明する。
The
無線LANモジュール201は、主に、ダイバーシティ用の2つのアンテナ210及び211と、2つのアンテナ・スイッチ212及び213と、受信部214と、送信部217と、周波数シンセサイザ部218と、ベースバンド部219で構成される。
The
受信部214は、直交検波器215と、AGC(Auto Gain Control)アンプ216で構成される。また、ベースバンド部219は、変復調と無線制御を行なうPHY(Physical)部220と、CPU(Central Processing Unit)222を含み、802.11のMAC(Media Access Control)制御を行なうMAC部221とホスト・インターフェース部223で構成される。
The receiving
アンテナ・スイッチ212は、通信品質に応じて、アンテナ210とアンテナ211を、MAC部221のCPU222からの指示に従い、PHY部220経由で、CNT201により切り替え制御される。また、アンテナ・スイッチ213は、CNT202の制御により、送信時と受信時の切り替えに使用される。
The
受信時には、PHY部220からの制御信号CNT203により、受信部215がアクティブにされる。2.4GHz帯のIEEE802.11bの変調波は、2つのアンテナ210又は211のいずれか一方と、2つのアンテナ・スイッチ212並びに213経由で受信部214に入力される。直交検波器214には、ローカル周波数として、受信波と同じ周波数のキャリアが周波数シンセサイザ部218から供給される。この周波数シンセサイザ218の周波数設定もPHY部220により行なわれる。直交検波器214に入力された変調波は、ダイレクト・コンバージョンされ、I軸及びQ軸の各ベースバンド信号に変換された後、後段のAGCアンプ216に送られる。AGCアンプ216は、その出力が一定レベルになるように、PHY部220からの制御信号CNT203により制御される。
At the time of reception, the receiving
AGC制御されたI軸及びQ軸の各ベースバンド信号は、PHY部220に入力され、DS−SS信号からデジタル・データに復調される。MAC部221では、IEEE802.11bが規定するMAC層プロトコルに従い、パケットのデータを分解し、目的のペイロード・データを得る。ベースバンド部219のこれら一連の処理は、CPU222の指示により実行される。
The AGC-controlled I-axis and Q-axis baseband signals are input to the
ホスト・インターフェース部223は、受信したデータをホスト機器側に出力する。ホスト機器がPDAのようなものであれば、ホスト・インターフェース部223はコンパクト・フラッシュ・カードで構成され、基地局のようにネットワークに接続する場合は、Ethernet(登録商標)になる。
The
また、送信時には、PHY部220からの制御信号CNT202により、送信部217がアクティブにされる。ホスト・インターフェース部223は、ホスト機器より転送された送信データをMAC部221に渡す。MAC部221では、IEEE802.11bで規定されているMAC層プロトコルに従い、送信データをパケット化し、PHY部220に転送する。PHY部222では、IEEE802.11bで規定されているPHY層プロトコルに基づく変調処理を行ない、I軸及びQ軸の各ベースバンド信号を生成し、送信部217の直交変調器に渡す。送信部217では、周波数シンセサイザ218のキャリアを用いて直交変調を行ない、目的とする2.4GHz帯の変調波を得る。この変調波は、アンテナ・スイッチ213とアンテナ・スイッチ212経由でいずれか一方のアンテナ210又は211から送信される。
At the time of transmission, the
近年、RFIDシステム並びにIEEE802.11bを始めとする無線LANシステムはともに普及してきており、PCやPDAなどの小型機器がこれらのいずれかの電波通信方式を搭載することが多くなってきている。また、これら2つの電波通信方式の両方を同時に使用するというアプリケーションも考えられる。例えば、RFIDシステムを用いて至近距離でタグから読み込んだデータを、無線LANを用いてインターネットに送ったり、インターネットからダウンロードした関連データをRFIDシステム経由で至近距離の機器に書き込んだりすることができる。 In recent years, both RFID systems and wireless LAN systems such as IEEE802.11b have become widespread, and small devices such as PCs and PDAs are often equipped with any one of these radio communication systems. An application that uses both of these two radio communication systems at the same time is also conceivable. For example, data read from a tag at a close distance using an RFID system can be sent to the Internet using a wireless LAN, or related data downloaded from the Internet can be written to a device at a close distance via the RFID system.
しかしながら、このような場合、単一の機器がそれぞれの通信モジュールが必要であるが、2つの通信モジュールを取り替えて使用するのは煩雑であり、コスト増大を招来する。 However, in such a case, each communication module is required for a single device. However, it is complicated to use two communication modules by replacing them, resulting in an increase in cost.
また、携帯電話やデジタル・カメラなどのポータブル機器に無線LANを搭載する場合、その消費電力が問題となる。市販のIEEE802.11bの無線LANカードでは、送信時800mW以上、受信時600mW以上の電力を消費するものがほとんどである。この消費電力は、バッテリ駆動を前提とするポータブル機器にとって負担が大きい。また、近距離限定で送信電力を小さくしても8割程度しか消費電力を低減することができない。 In addition, when a wireless LAN is mounted on a portable device such as a mobile phone or a digital camera, the power consumption becomes a problem. Most of the commercially available IEEE802.11b wireless LAN cards consume power of 800 mW or more during transmission and 600 mW or more during reception. This power consumption is a heavy burden for portable devices that are predicated on battery drive. Moreover, even if the transmission power is reduced only for a short distance, the power consumption can be reduced only by about 80%.
また、無線LAN搭載機器を基地局に接続するには、最初に暗号キーなどの初期設定やその他の通信パラメータの設定処理が必要である。ところが、デジタル・カメラのように入力手段が乏しいポータブル機器では、初期設定時のデータ入力動作が煩雑になってしまうという問題がある。 In order to connect a wireless LAN device to a base station, initial settings such as an encryption key and other communication parameter setting processes are required first. However, a portable device such as a digital camera with few input means has a problem that the data input operation at the time of initial setting becomes complicated.
本発明の目的は、複数の電波通信方式を兼用した、優れた無線通信装置並びに無線通信システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an excellent wireless communication apparatus and wireless communication system that also use a plurality of radio wave communication systems.
本発明のさらなる目的は、同じ2.4GHz帯を使用するRFIDシステムと無線LANシステムを兼用し、低消費電力のデータ伝送や簡易な通信設定を実現することができる、優れた無線通信装置並びに無線通信システムを提供することにある。 A further object of the present invention is to provide an excellent wireless communication apparatus and wireless communication that can realize low power consumption data transmission and simple communication setting by using both the RFID system and the wireless LAN system using the same 2.4 GHz band. It is to provide a communication system.
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第1の側面は、RFID(Radio Frequency Identification)タグのデータを読み書きするリーダライタ機能と、無線通信機能と、接続されるホスト機器との共通のホストインタフェース部を備え、ダイレクト・コンバージョン方式の送信部と受信部を前記2つの機能で共用した無線通信装置であって、
前記送信部と前記受信部を同時にオンにし、前記送信部を変調又は無変調キャリアが送信できるように制御制御するリーダライタ機能モードと、
前記送信部と前記受信部を排他的にオンするように制御する無線通信機能モードと、
を備えることを特徴とする無線通信装置である。
The present invention has been made in consideration of the above problems, and a first aspect of the present invention is a reader / writer function for reading and writing data of a radio frequency identification (RFID) tag, a wireless communication function, and a connected host device. A wireless communication device having a common host interface unit and a direct conversion method transmitter and receiver shared by the two functions,
A reader / writer function mode for controlling and controlling the transmitting unit and the receiving unit to be turned on at the same time so that the transmitting unit can transmit a modulated or unmodulated carrier;
A wireless communication function mode for controlling the transmission unit and the reception unit to be exclusively turned on;
A wireless communication apparatus comprising:
したがって、本発明によれば、RFIDタグ・リーダ機能と無線LAN通信機能を共通のRFブロックで兼用することにより、低コストで小型の共有モジュールを実現することができる。 Therefore, according to the present invention, a small shared module can be realized at low cost by combining the RFID tag reader function and the wireless LAN communication function with a common RF block.
ここで、本発明に係る無線通信装置は、前記リーダライタ機能モード下で、外部機器に対する制御信号を変調して送信する。 Here, the wireless communication apparatus according to the present invention modulates and transmits a control signal to an external device in the reader / writer function mode.
また、本発明に係る無線通信装置は、電波の送受信を行なうアンテナと、前記アンテナを前記送信部又は前記受信のいずれか一方又は同時に接続することができるサーキュレータなどからなるアンテナ接続手段をさらに備えている。サーキュレータは、一定の向きに隣り合うポートにしか信号は伝わらないという性質を有し、RFIDリーダ用に送信波と受信波の分離に使用される。 The wireless communication apparatus according to the present invention further includes an antenna connection means including an antenna that transmits and receives radio waves, and a circulator that can connect the antenna to either the transmission unit or the reception or simultaneously. Yes. A circulator has a property that a signal is transmitted only to ports adjacent to each other in a certain direction, and is used for separation of a transmission wave and a reception wave for an RFID reader.
また、本発明に係る無線通信装置は、前記アンテナを終端又はオープン状態にするアンテナ・スイッチをオン/オフ制御して、データのビット列に従って外部からの電波を吸収又は反射することにより、データをバック・スキャッタ方式で送信するRFIDタグ機能モードをさらに備えていてもよい。 In addition, the wireless communication apparatus according to the present invention controls the on / off of the antenna switch that terminates or opens the antenna, and backs up data by absorbing or reflecting external radio waves according to the data bit string. -You may further provide the RFID tag function mode which transmits by a scatter method.
また、本発明の第2の側面は、無線基地局と無線端末からなる無線通信システムであって、
前記無線基地局及び前記無線端末は、マイクロ波を用いた電波通信方式に基づくRFIDシステムをともに装備し、
前記無線端末は、無線基地局から受信したキャリアを利用したアンテナの終端制御に基づく外部からの電波を吸収又は反射により所定の無線通信設定データ要求を送信し、
前記無線基地局は、前記無線通信設定データ要求に応答して、前記無線端末から受信したキャリアを利用したアンテナの終端制御に基づく反射波により無線通信設定データを送信する、
ことを特徴とする無線通信システムである。
A second aspect of the present invention is a wireless communication system including a wireless base station and a wireless terminal,
The radio base station and the radio terminal are both equipped with an RFID system based on a radio wave communication method using microwaves,
The wireless terminal transmits a predetermined wireless communication setting data request by absorbing or reflecting an external radio wave based on antenna termination control using a carrier received from a wireless base station,
In response to the wireless communication setting data request, the wireless base station transmits wireless communication setting data by a reflected wave based on antenna termination control using a carrier received from the wireless terminal.
This is a wireless communication system.
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置(又は特定の機能を実現する機能モジュール)が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない(以下同様)。 However, “system” here refers to a logical collection of a plurality of devices (or functional modules that realize specific functions), and each device or functional module is in a single housing. It does not matter whether or not (the same applies hereinafter).
ここで言う無線通信設定データとして、例えば、チャネル番号、ESSID(Extended Service Set Identifier)、WEP(Wired Equivalent Privacy)キーなどの初期設定値が含まれる。 The wireless communication setting data mentioned here includes, for example, initial setting values such as a channel number, an ESSID (Extended Service Set Identifier), and a WEP (Wired Equivalent Privacy) key.
WEPキーは、暗号鍵であるため、ユーザが実際に設定する必要がある。このような設定作業を、ユーザ・インターフェースが充実していないポータブル機器上で行なうことは煩雑である。このような設定作業を、ユーザ・インターフェースが充実していないポータブル機器上で行なうことは煩雑であるが、本発明によれば、ユーザ入力操作を、RFIDシステムを利用したタグの読み出しで代替することができる。 Since the WEP key is an encryption key, the user must actually set it. It is cumbersome to perform such a setting operation on a portable device with a poor user interface. Although it is cumbersome to perform such setting work on a portable device with a poor user interface, according to the present invention, the user input operation can be replaced by reading a tag using an RFID system. Can do.
また、暗号鍵の設定の過程ではセキュリティが重要になるが、RFIDシステムにおいてデータ伝送に利用される反射波は非常に微小電力であり、その通信可能範囲が1m以内に限定されることから、初期設定の最初に相互の機器を手動で初期設定モードにすることを加えて、セキュリティを確保することができる。 Although security is important in the process of setting the encryption key, the reflected wave used for data transmission in the RFID system is very small power, and its communicable range is limited to within 1 m. Security can be ensured by adding the mutual devices to the initial setting mode manually at the beginning of the setting.
また、受信側に使用周波数帯内(例えば2.4GHz帯)の電波の検出器を付加することにより、送信側では無変調キャリアを使用周波数帯内の任意の周波数で送信することができる。これにより、暗号鍵などの無線通信設定データのやりとりを外部から傍受することはさらに困難になる。 In addition, by adding a detector for radio waves in the use frequency band (for example, 2.4 GHz band) to the reception side, it is possible to transmit an unmodulated carrier at an arbitrary frequency in the use frequency band on the transmission side. This makes it even more difficult to intercept the exchange of wireless communication setting data such as an encryption key from the outside.
初期設定項目などの無心通信設定データを暗号化して伝送するようにしてもよい。また、誰もが初期設定動作により無線LAN通信時の暗号鍵を簡単に入手できないようにしてもよい。 It is also possible to encrypt and transmit uncentered communication setting data such as initial setting items. Also, nobody may be able to easily obtain an encryption key for wireless LAN communication by an initial setting operation.
その具体的な方法として、初期設定にRFIDタグを用い、この中に何らかの方法で事前にある共通鍵暗号方式の共通鍵を格納しておく。共通鍵暗号方式としては、例えば、DES (Data Encryption Standard)やFEAL (Fast data Encipherment Algorithm)が挙げられる。 As a specific method, an RFID tag is used for initial setting, and a common key of a common key cryptosystem is stored in advance in some way. Examples of the common key cryptosystem include DES (Data Encryption Standard) and FEAL (Fast data Encryption Algorithm).
例えば、無線基地局がRFIDライタ機能を用いて事前にRFIDに共通鍵を格納しておく。あるいは、無線基地局とRFIDは、販売時に何らかの方法で共通鍵を格納するようにしてもよい。 For example, the wireless base station stores the common key in the RFID beforehand using the RFID writer function. Alternatively, the wireless base station and the RFID may store the common key by some method at the time of sale.
また、本発明の第3の側面は、電波によるデータの伝送を行なう無線通信システムであって、
データ提供先装置から無変調キャリア又は変調された制御信号を送信し、データ供給元装置ではアンテナの終端制御に基づいて外部からの電波を吸収又は反射することによりデータを送信する、
ことを特徴とする無線通信システムである。
A third aspect of the present invention is a wireless communication system for transmitting data by radio waves,
Transmits an unmodulated carrier or modulated control signal from the data providing destination device, and the data supply source device transmits data by absorbing or reflecting external radio waves based on antenna termination control.
This is a wireless communication system.
このような無線通信システムを利用して、例えばデジタル・カメラやカメラ付き携帯電話などの画像データを供給するソース装置から、PCやテレビを始めとする表示装置などのシンク装置へのデータ伝送を行なうことができる。このデータ伝送の際、ソース装置はバック・スキャッタ方式に基づく反射波を用いる一方、シンク装置からの制御信号はASK変調された送信信号を用いる。 Using such a wireless communication system, data is transmitted from a source device that supplies image data such as a digital camera or a camera-equipped mobile phone to a sink device such as a display device such as a PC or a television. be able to. In this data transmission, the source device uses a reflected wave based on the back scatter method, while the control signal from the sink device uses an ASK-modulated transmission signal.
反射波を作り出すのは基本的にアンテナ・スイッチのオン・オフ動作だけなので、バッテリ駆動のデジタル・カメラやカメラ付き携帯電話で消費する電力は、マイクロワット・オーダであり、超低消費電力の画像伝送を実現することができる。また、伝送される画像データとしては、JPEG(Joint Photographic Experts Group)フォーマットが用いられる。このデータ伝送にも反射波を用いるため、その通信距離は1m程度に限定される。 Since the reflected wave is basically generated only by the on / off operation of the antenna switch, the power consumed by battery-powered digital cameras and camera-equipped mobile phones is on the order of microwatts, and images with extremely low power consumption Transmission can be realized. Further, as the transmitted image data, a JPEG (Joint Photographic Experts Group) format is used. Since reflected waves are also used for this data transmission, the communication distance is limited to about 1 m.
また、ストリーミング・データの転送を行なう場合には、一方向の伝送で動作シーケンスを構成することができる。この場合、シンク装置側からASK変調された制御信号を送信する動作が不要になり、ソース装置側でもその受信動作が不要になることから、さらなる消費電力を節減することができる。 When streaming data is transferred, an operation sequence can be configured by one-way transmission. In this case, an operation for transmitting an ASK-modulated control signal from the sink device side becomes unnecessary, and the reception operation becomes unnecessary on the source device side, so that further power consumption can be saved.
本発明によれば、RFIDタグ・リーダ機能と無線LAN通信機能を共通のRFブロックで兼用することにより、低コストで小型の共有モジュールを実現することができる。 According to the present invention, by sharing the RFID tag reader function and the wireless LAN communication function with a common RF block, a small shared module can be realized at low cost.
本発明によれば、同じ2.4GHz帯を使用するRFIDシステムと無線LANシステムを兼用し、低消費電力のデータ伝送や簡易な通信設定を実現することができる、優れた無線通信装置並びに無線通信システムを提供することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, an excellent wireless communication apparatus and wireless communication that can be used as both an RFID system using the same 2.4 GHz band and a wireless LAN system, and can realize low power consumption data transmission and simple communication settings. A system can be provided.
また、本発明によれば、RFIDタグからのID読み出し手順を利用して無線LANの初期設定をデータ入力無しに実現することが可能となり、利便性が向上する。 Further, according to the present invention, it is possible to realize initial setting of a wireless LAN without inputting data by using an ID reading procedure from an RFID tag, and convenience is improved.
また、本発明によれば、RFIDシステムにおける反射波を利用したデータのアップロード・システムを利用することにより、無線LANを使用したデータ伝送と比べて1/10〜20以下の低消費電力化を実現することができる。 In addition, according to the present invention, by using a data upload system using reflected waves in the RFID system, power consumption can be reduced to 1/10 to 20 or less compared to data transmission using a wireless LAN. can do.
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。 Other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from more detailed description based on embodiments of the present invention described later and the accompanying drawings.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明は、RFIDシステムと無線LANシステムを融合し、以下の事柄を実現する無線システムを提供する。 The present invention provides a wireless system that integrates an RFID system and a wireless LAN system to realize the following matters.
(1)RFIDリーダと無線LAN兼用可能な無線モジュールの提供
(2)無線LANにRFIDタグ機能を設けた簡易初期設定システムの提供
(3)超低消費電力の無線データ・アップロード・システムの提供
(1) Providing a wireless module that can be used as both an RFID reader and a wireless LAN (2) Providing a simple initial setting system with an RFID tag function in the wireless LAN (3) Providing a wireless data upload system with ultra-low power consumption
RFIDリーダと無線LAN兼用可能な無線モジュールの提供:
本発明では、RFIDタグ・リーダ機能と無線LAN通信機能を共通のRFブロックで兼用することにより、低コストで小型の共有モジュールを実現する。基本的には、図8に示した従来の無線LAN装置に構成に一部の変更を加えることにより、RFIDシステムの実現を果たしている。
Providing a wireless module that can be used as both an RFID reader and a wireless LAN:
In the present invention, a small shared module is realized at low cost by combining the RFID tag reader function and the wireless LAN communication function with a common RF block. Basically, the RFID system is realized by making some changes to the configuration of the conventional wireless LAN device shown in FIG.
(1)RFIDリーダとして使用する場合、データの送信動作とデータの受信動作が同時に行なわれる。したがって、送信と受信を同時にオンになるように制御するために、図8中のアンテナ・スイッチ213をサーキュレータ305に置き換える。
(1) When used as an RFID reader, a data transmission operation and a data reception operation are performed simultaneously. Accordingly, the
(2)RFIDタグは、アンテナをアンテナ・インピーダンスで終端するか又はアンテナをオープン状態にしてリーダ側からの送信電波を反射するというバック・スキャッタ方式によって送信データを表現する。言い換えれば、無線LANにRFIDタグ機能を入れるため、一方のアンテナのオープンと終端の切り替えを行なう必要がある。このため、図8中のアンテナ・スイッチ212を2つのアンテナ・スイッチ303及び304で構成する。そして、RFIDタグ機能実現時には、一方のアンテナを常時オープンとし、他方のアンテナはオープンと終端の切り替えが行なえるようにする。
(2) The RFID tag expresses transmission data by a back scatter method in which the antenna is terminated with an antenna impedance or the antenna is opened to reflect a transmission radio wave from the reader side. In other words, in order to add the RFID tag function to the wireless LAN, it is necessary to switch between opening and termination of one antenna. For this reason, the
(3)RFIDリーダとして使用するために、無変調キャリアとASK変調波を送信するための機能を図8中のPHY部220に追加する。
(3) A function for transmitting an unmodulated carrier and an ASK modulated wave is added to the
図1には、本発明の一実施形態に係るRFID及び無線LAN兼用の無線通信装置の構成を示している。図示の通り、RFID機能と無線LAN機能を兼用する無線通信装置300は、主に、ダイバーシティ用の2つのアンテナ301及び302と、2つのアンテナ・スイッチ303及び304と、サーキュレータ305と、受信部306と、送信部309と、周波数シンセサイザ部310と、ベースバンド部311で構成される。
FIG. 1 shows a configuration of a wireless communication apparatus for both RFID and wireless LAN according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the
受信部306は、直交検波器307と、AGCアンプ308で構成される。また、ベースバンド部311は、変復調と無線制御を行なうPHY部312と、CPU314を含みIEEE802.11のMAC制御を行なうMAC部313と、ホスト・インターフェース部315で構成される。
The receiving
アンテナ・スイッチ303及び304は、通信品質に応じて、アンテナ301又は302を、MAC部314内のCPU314からの指示に従い、PHY部312経由で、制御信号CNT301とCNT302により切り替え制御される。CNT301とCNT302はお互いに反転の信号である。すなわち、一方のアンテナ・スイッチがオンのときには他方のアンテナ・スイッチはオフという制御となる。
The antenna switches 303 and 304 are switched and controlled by the control signals CNT301 and CNT302 via the
サーキュレータ305は、図中の矢印の向きに隣り合うポートにしか信号は伝わらないという性質を有しており、送信部からアンテナへ、アンテナから受信部へという具合に、RFIDリーダ用に送信波と受信波の分離に使用される。サーキュレータ305は、送信と受信のタイミングが異なる無線LANにおいてもアンテナ・スイッチと同様な働きをすることができる。
The
受信時には、PHY部312からの制御信号CNT303により、受信部306がアクティブにされる。2.4GHz帯を使用するIEEE802.11bの変調波は、2つのアンテナ301又は302のいずれか一方とサーキュレータ305を経由して、受信部306に入力される。
At the time of reception, the receiving
直交検波器307には、ローカル周波数として、受信波と同じ周波数のキャリアが周波数シンセサイザ部310から供給される。周波数シンセサイザ310の周波数設定もPHY部312により行なわれる。
A carrier having the same frequency as the received wave is supplied from the
直交検波器307に入力された変調波は、ダイレクト・コンバージョンされ、I軸及びQ軸の各ベースバンド信号に変換された後、後段のAGCアンプ308に送られる。AGCアンプ308では、その出力が一定レベルになるようにPHY部313からの制御信号CNT303により制御される。
The modulated wave input to the
AGC制御されたI軸及びQ軸の各ベースバンド信号は、PHY部313に入力され、DS−SS信号を用いてデジタル・データに復調される。MAC部313では、IEEE802.11bで規定されるMAC層プロトコルに従い、パケットのデータを分解し、目的とするペイロード・データを得る。ホスト・インターフェース部315は、受信したデータをホスト機器側(図示しない)に出力する。ホスト・インターフェース部315は、ホスト機器がPDAのようなものであれば、例えばコンパクト・フラッシュ・カードで構成され、基地局のようにネットワークに接続する場合はEthernet(登録商標)になる。 ベースバンド部311におけるこれら一連の処理は、CPU314の指示により実行される。
The AGC-controlled I-axis and Q-axis baseband signals are input to the
一方、送信時は、PHY部312からの制御信号CNT304により、送信部309がアクティブにされる。ホスト・インターフェース部315は、ホスト機器より転送された送信データをMAC部313に渡す。MAC部313では、IEEE802.11bで規定されるMAC層プロトコルに従い、送信データをパケット化し、PHY部312に転送する。
On the other hand, at the time of transmission, the
PHY部312では、IEEE802.11bのPHY層プロトコルに従い変調し、I軸及びQ軸の各ベースバンド信号を生成し、送信部309の直交変調器に渡す。送信部309では、周波数シンセサイザ310から供給されるキャリアにより直交変調を行ない、目的とする2.4GHz帯の変調波を得る。この変調波は、サーキュレータ305とアンテナ・スイッチ303又は304のいずれかを経由し、それぞれアンテナ301又は302から送信される。
The
次に、図1に示した無線通信装置におけるRFIDリーダとして動作する場合について説明する。 Next, a case where the wireless communication apparatus shown in FIG. 1 operates as an RFID reader will be described.
ホスト機器は、まずタグのリード指示をホスト・インターフェース部316経由でMAC部314に通知する。PHY部119は、CPU315からの指示によりMAC部314からのタグのリード・コマンドを受け取ると、送信データの編集を行なう。この結果、データが1の場合はI軸側に直流電圧VaをQ軸側に0Vを、データ0の場合はI軸及びQ軸がともに0Vとするベースバンド信号を得る。このような送信信号を、送信部309の直交変調器で周波数シンセサイザ310からのキャリアを用いてASK変調を行なう。
The host device first notifies the
周波数シンセサイザ310の周波数設定は、PHY部312により行なわれる。一般に、RFタグからの信号の定在波やマルチパスの軽減のために、タグへの送信周波数はホッピングして用いられる。このホッピングの指示もPHY部312により行なわれる。
The frequency setting of the
無線通信装置300がRFIDリーダとして動作する場合は、ここではアンテナ301を使用するものとする。したがって、アンテナ・スイッチ303はオン、アンテナ・スイッチ304はオフになるように、CNT301並びにCNT302は制御される。ASK変調が施された送信信号は、アンテナ・スイッチ303経由でアンテナ301から送信される。
In the case where the
バック・スキャッタ方式でRFIDタグから戻って来た反射信号は、タグ・リーダから送信された信号と同一周波数である(前述)。この反射信号は、アンテナ301で受信され、アンテナ・スイッチ303並びにサーキュレータ305経由で受信部306に入力される。
The reflected signal returned from the RFID tag by the back scatter method has the same frequency as the signal transmitted from the tag reader (described above). This reflected signal is received by the
直交検波器307には送信と同じローカル周波数が入力されるため、直交検波器307の出力にはタグ側で変調をかけた信号が現れることになる。 但し、受信した信号はローカル信号と位相が異なるため、I軸とQ軸の各信号にはその位相差に応じたタグ側の変調信号が現われる。
Since the same local frequency as the transmission is input to the
AGCアンプ部308は、PHY部312からの制御信号CNT303によりゲインを最大に制御され、その出力信号はPHY部312に渡される。PHY部312では、I軸とQ軸の各信号からデジタル・データへの復調を行ない、MAC部313へ出力する。MAC部313では、データをデコードし、タグ内のメモリに格納されていたデータを取り出し、ホスト・インターフェース部315からホスト機器にそのデータを転送する。
The
このようにして、RFIDリーダと無線LANが1つの無線装置で兼用可能となる。 In this way, the RFID reader and the wireless LAN can be combined with one wireless device.
図2には、本兼用装置を使用した場合のRFタグとの間での動作シーケンスを示している。 FIG. 2 shows an operation sequence with the RF tag when the dual-purpose device is used.
図示の例では、タグ・リーダと無線LAN端末装置400は、タグ・リーダ/無線LANモジュール401を用いて、RFIDリーダ・モードでRFIDタグ402に格納されたデータを読み取り、次に無線LANモードに移り無線LAN基地局403経由でインターネット・アクセスを行なう。RFIDタグ402には、例えばある物の詳細情報が閲覧されているインターネット407上に構築されているサーバ408内のホームページのURL(Uniform Resource Locator)が格納されているとする。図示の手順に従い、タグ・リーダ/無線LAN端末装置400は、このURLを読み取ってホームページにアクセスし、詳細情報を得ることが可能となる。
In the illustrated example, the tag reader and the wireless LAN
まず、タグ・リーダ/無線LAN端末400の送信部受信部を同時にオンにして、タグ・リーダ・モードにする(S1)。 First, the transmitter / receiver of the tag reader / wireless LAN terminal 400 is simultaneously turned on to enter the tag reader mode (S1).
次いで、タグ・リーダ/無線LAN端末400は、タグ・リード・コマンドをASK変調してから送信する(S2)。これに対し、タグ402は、このコマンドを受信し、格納されたデータの送信準備を行なう。
Next, the tag reader / wireless LAN terminal 400 transmits the tag read command after ASK modulation (S2). In response to this, the
次いで、タグ・リーダ/無線LAN端末400は、無変調キャリアを送信する(S3)。 Next, the tag reader / wireless LAN terminal 400 transmits an unmodulated carrier (S3).
次いで、タグ402は、バック・スキャッタ方式により、格納されたデータを反射波として送信する(S4)。タグ・リーダ/無線LAN端末400は、このデータを読み取る。
Next, the
次いで、タグ・リーダ/無線LAN端末400は、送信部受信部をオフにして、タグ・リーダ・モードを終了する(S5)。 Next, the tag reader / wireless LAN terminal 400 turns off the transmission unit reception unit and ends the tag reader mode (S5).
その後、タグ・リーダ/無線LAN端末400は無線LANモードに切り替え、無線LANにより無線LAN基地局と相互通信を行なう(S6)。この際、送信部受信部の制御は、IEEE802.11のMAC層プロトコルによりCSMA/CAに従ったアクセス制御が行なわれる。タグ・リーダ・モードと無線LANモードが同時にオンにされることはない。 Thereafter, the tag reader / wireless LAN terminal 400 switches to the wireless LAN mode, and performs mutual communication with the wireless LAN base station via the wireless LAN (S6). At this time, the transmission / reception unit is controlled according to CSMA / CA according to the IEEE 802.11 MAC layer protocol. The tag reader mode and the wireless LAN mode are not turned on at the same time.
無線LANにRFIDタグ機能を設けた簡易初期設定システムの提供:
続いて、RFIDシステムを利用した無線LAN機器間の初期設定の動作例について説明する。
Provision of a simple initial setting system in which an RFID tag function is provided in a wireless LAN:
Next, an example of an initial setting operation between wireless LAN devices using an RFID system will be described.
一般に、無線LAN端末(無線LANカード)を無線LAN基地局(アクセスポイント)に接続するためには、最初に初期設定が必要になる。無線LANの初期設定項目としては、チャネル番号、ESSID(Extended Service Set Identifier)、WEP(Wired Equivalent Privacy)キーの3つが必要となる。チャネル番号は、IEEE802.11bで定義されたチャネル番号で、どのチャネルで使用するかを意味する。ESSIDは、IEEE 802.11系の無線LANにおけるネットワークの識別子の1つで、混信を避けるために付けられるネットワーク名のようなものであり、最大32文字までの英数字を任意に設定できる。また、WEPキーは、IEEE802.11系の無線LAN通信における暗号化鍵である。送信されるパケットを暗号化して傍受者に内容を知られないようにすることで、有線通信と同様の安全性を確保することができる。RC4アルゴリズムをベースにした秘密鍵暗号方式がIEEEによって標準化されており、IEEE 802.11bのセキュリティ・システムとして採用されている。秘密鍵に40ビットのデータを使う旧来の方式と128ビットのデータを使う新方式とが混在している。 Generally, in order to connect a wireless LAN terminal (wireless LAN card) to a wireless LAN base station (access point), initial setting is required first. As initial setting items of the wireless LAN, three items of a channel number, an ESSID (Extended Service Set Identifier), and a WEP (Wired Equivalent Privacy) key are required. The channel number is a channel number defined by IEEE802.11b, which means which channel is used. The ESSID is one of network identifiers in an IEEE 802.11 wireless LAN, and is a network name given to avoid interference, and can be arbitrarily set up to 32 alphanumeric characters. The WEP key is an encryption key in IEEE802.11 wireless LAN communication. By encrypting the transmitted packet so that the contents are not known to the eavesdropper, it is possible to ensure the same safety as that of wired communication. A secret key cryptosystem based on the RC4 algorithm has been standardized by IEEE and adopted as a security system of IEEE 802.11b. The old method using 40-bit data for the secret key and the new method using 128-bit data are mixed.
これら3つの設定の中で、チャネル番号は、従来の無線LAN端末でも自動サーチする機能を有していることから、特に設定が不要なものが多い。また、ESSIDも無線LAN基地局からのビーコン信号に含まれているので、すぐに認識可能である。これに対し、WEPキーは、暗号鍵であるため、ユーザが実際に設定する必要がある。このような設定作業を、ユーザ・インターフェースが充実していないポータブル機器上で行なうことは煩雑である。 Of these three settings, many channel numbers do not need to be set because the conventional wireless LAN terminal has a function of automatic search. Further, since the ESSID is also included in the beacon signal from the wireless LAN base station, it can be recognized immediately. On the other hand, since the WEP key is an encryption key, the user must actually set it. It is cumbersome to perform such a setting operation on a portable device with a poor user interface.
図3には、無線LAN機器間で初期設定を行なうための動作シーケンスを示している。無線LAN端末として、例えばユーザ・インターフェースがあまり充実していないデジタル・カメラなどのポータブル機器を想定する。但し、無線LAN端末500並びに無線LAN基地局501にはそれぞれ、図1に示したRFID/無線LAN兼用装置300が内蔵されているものとする。
FIG. 3 shows an operation sequence for performing initial setting between wireless LAN devices. As a wireless LAN terminal, for example, a portable device such as a digital camera with a poor user interface is assumed. However, it is assumed that the wireless LAN terminal 500 and the wireless
無線LAN基地局501は、手動により初期設定モードにモード設定される(S11)。同様に、無線LAN端末500も、手動により初期設定モードにモード設定される(S12)。
The wireless
次いで、無線LAN基地局501は、無変調キャリアを送信する(S13)。これに対し、無変調キャリアを受信した無線LAN端末500は、バック・スキャッタ方式により反射波を用いて、初期設定データ要求を行なう(S14)。
Next, the wireless
無線LAN端末500は、無線LAN基地局501からの無変調キャリアの送信が終了することを確認したら、今度は自局から無変調キャリアを送信する(S15)。
After confirming that transmission of the unmodulated carrier from the wireless
無線LAN基地局501は、自局内に現在設定されているチャネル番号、ESSID、WEPキーを、バック・スキャッタ方式による反射波として送信する(S16)。また、無線LAN端末500は、受信したチャネル番号、ESSID、WEPキーなどの初期設定値を装置内で設定する。
The wireless
無線LAN端末500は、無線LAN基地局501からの無変調キャリアの送信が終了したことを確認したら(S17)、反射波にて受信完了を通知する(S18)。
When the wireless LAN terminal 500 confirms that the transmission of the non-modulated carrier from the wireless
無線LAN端末500と無線LAN基地局501間での通信のための初期設定は終了したので(S19,S20)、初期設定されたパラメータを用いて通常の無線LANによる通信を開始する(S21)。
Since the initial setting for communication between the wireless LAN terminal 500 and the wireless
ここで、無線LAN端末500並びに無線LAN基地局501から送出される反射波は、バック・スキャッタ方式に基づき、図1に示したRFID/無線LAN兼用装置300のアンテナ・スイッチ303のオン、オフ制御により作り出される、という点を十分に理解されたい。また、このような設定作業を、ユーザ・インターフェースが充実していないポータブル機器上で行なうことは煩雑であるが、本実施形態によれば、ユーザ入力操作を、RFIDシステムを利用したタグの読み出しで代替することができる。
Here, the reflected wave transmitted from the wireless LAN terminal 500 and the wireless
暗号鍵の設定の過程ではセキュリティが重要になる。図3に示した実施形態では、反射波は非常に微小電力であり、その通信可能範囲が1m以内に限定されることから、初期設定の最初に相互の機器を手動で初期設定モードにすることを加えて、セキュリティを確保している。 Security is important in the process of setting the encryption key. In the embodiment shown in FIG. 3, the reflected wave is very small power, and its communicable range is limited to within 1 m, so that the mutual devices are manually set to the initial setting mode at the beginning of the initial setting. In addition, security is ensured.
また、受信側に使用周波数帯内(例えば2.4GHz帯)の電波の検出器を付加することにより(例えば、図1中の直交検波器307の入力から取り出すことにより)、無変調キャリアは、使用周波数帯内の任意の周波数で送信することができる。これにより、本初期設定のやりとりを外部から傍受することはさらに困難になる。
Further, by adding a detector of radio waves within the used frequency band (for example, 2.4 GHz band) to the receiving side (for example, by taking out from the input of the
図4には、図3に示した初期設定動作シーケンスに対してさらにセキュリティを強化した動作シーケンス例を示している。 FIG. 4 shows an example of an operation sequence in which security is further enhanced with respect to the initial setting operation sequence shown in FIG.
図示の例では、初期設定項目は暗号化して伝送する。また、誰もが初期設定動作により無線LAN通信時の暗号鍵を簡単に入手できないようにしている。その具体的な方法として、初期設定にRFIDタグ800を用い、この中に何らかの方法で事前にある共通鍵暗号方式の共通鍵を格納しておく。共通鍵暗号方式としては、例えば、DES (Data Encryption Standard)やFEAL (Fast data Encipherment Algorithm)が挙げられる。図4に示す例では、無線LAN基地局501がRFIDライタ機能を用いて事前にRFID800に共通鍵(ここでは「共通鍵A」とする)を格納しておく。あるいは、無線LAN基地局501とRFID800は、販売時に何らかの方法で共通鍵Aを格納するようにしてもよい。
In the illustrated example, the initial setting items are encrypted and transmitted. Also, nobody can easily obtain an encryption key for wireless LAN communication by an initial setting operation. As a specific method, the RFID tag 800 is used for the initial setting, and the common key of the common key cryptosystem previously stored therein is stored in this method. Examples of the common key cryptosystem include DES (Data Encryption Standard) and FEAL (Fast data Encryption Algorithm). In the example illustrated in FIG. 4, the wireless
まず、無線LAN基地局501は、共通鍵AをRFID800にRFIDライタ機能を用いて格納する(S31)。このRFID800は、ユーザによって保管されるものである。
First, the wireless
ここで、無線LAN端末500は、無線LAN基地局501に接続しようとするときに、RFIDリーダ機能で共通鍵Aを読み出す(S32)。
Here, when trying to connect to the wireless
無線LAN基地局501は、手動により初期設定モードにモード設定される(S33)。同様に、無線LAN端末500も、手動により初期設定モードにモード設定される(S34)。
The wireless
無線LAN基地局501は、無変調キャリアを送信する(S35)。これに対し、無変調キャリアを受信した無線LAN端末500は、バック・スキャッタ方式に基づく反射波を用いて、初期設定データ要求を行なう(S36)。
The wireless
無線LAN端末500は、無線LAN基地局501からの無変調キャリアの送信が終了することを確認したら、今度は自局から無変調キャリアを送信する(S37)。
After confirming that transmission of the unmodulated carrier from the wireless
無線LAN基地局501は、共通鍵Aを用いて、当該共通鍵暗号方式で、チャネル番号、ESSID、WEPキーを暗号化する(S38)。そして、無線LAN基地局501は、暗号化されたチャネル番号、ESSID、WEPキーをバック・スキャッタ方式に基づく反射波として送信する(S39)。
The wireless
無線LAN端末500は、受信した反射波から、共通鍵Aを用いて、当該共通鍵暗号方式により復号化を行なうことで、初期設定項目としてのチャネル番号、ESSID、WEPキーを得ることができる(S40)。無線LAN端末500は、自装置内で、これら初期設定項目の設定を行なう。 The wireless LAN terminal 500 can obtain a channel number, ESSID, and WEP key as initial setting items by performing decryption from the received reflected wave using the common key A by the common key encryption method ( S40). The wireless LAN terminal 500 sets these initial setting items in its own device.
無線LAN端末500は、無線LAN基地局501からの無変調キャリアの送信が終了したことを確認したら(S41)、反射波にて受信完了を通知する(S42)。
When the wireless LAN terminal 500 confirms that the transmission of the non-modulated carrier from the wireless
無線LAN端末500の無線LAN基地局501との通信のための初期設定は終了したので(S43,S44)、通常の無線LANによる通信を開始する(S45)。
Since the initial setting for communication with the wireless
上述したように共通鍵Aの格納されたRFID800をユーザが安全に保管しておくことにより、第三者が簡単に無線LAN基地局501に近づいて初期設定を不正に行なうことが極めて困難になる。ユーザが新規の無線LAN端末を購入した場合は、図4中の共通鍵Aを読み出す手順から始める。
As described above, when the user securely stores the RFID 800 in which the common key A is stored, it is extremely difficult for a third party to easily approach the wireless
図5には、RFID800を用いた初期設定についての他の動作シーケンス例を示している。 FIG. 5 shows another operation sequence example regarding the initial setting using the RFID 800.
同図に示す例では、まず、無線LAN基地局501がRFID800に初期設定データを直接書き込んでおく(S51)。
In the example shown in the figure, first, the wireless
無線LAN端末500は、このRFID800に読み出しアクセスを行なうことによって、チャネル番号、ESSID、WEPキーからなる初期設定データを入手することが可能となる(S52)。 The wireless LAN terminal 500 can obtain initial setting data including a channel number, ESSID, and WEP key by performing read access to the RFID 800 (S52).
このようにして初期設定項目を安全に取得した後、無線LAN端末500は自装置内で初期設定項目の設定を行なう。そして、通常の無線LAN通信を行なう(S53)。 After securely acquiring the initial setting items in this way, the wireless LAN terminal 500 sets the initial setting items in its own device. Then, normal wireless LAN communication is performed (S53).
図5に示した実施形態では、図4に示した例よりセキュリティ・レベルは低くなるが、ユーザがRFID800を安全に保管しておくことにより、第三者が初期設定操作を行なうことが困難になる。 In the embodiment shown in FIG. 5, the security level is lower than in the example shown in FIG. 4, but it becomes difficult for a third party to perform the initial setting operation by storing the RFID 800 safely by the user. Become.
超低消費電力の無線データ・アップロード・システムの提供:
次に、RFIDシステム兼用の無線LAN装置を利用した超低消費電力の無線データ・アップロード・システムについて説明する。
Providing ultra-low power wireless data upload system:
Next, an ultra-low power consumption wireless data upload system using a wireless LAN device also serving as an RFID system will be described.
図1に示した装置構成によれば、RFIDタグとRFIDリーダの機能で超低消費の無線伝送を実現することができる。この伝送システムにおける伝送速度は、アンテナ・スイッチのオン/オフ速度とRFIDリーダの受信帯域幅に依存する。例えば、ガリウム砒素からなる素子を使ったアンテナ・スイッチとIEEE802.11bの無線LANのRFを兼用することを勘案すると、8Mbps程度の伝送速度が達成される。 According to the device configuration shown in FIG. 1, wireless transmission with ultra-low consumption can be realized by the functions of the RFID tag and the RFID reader. The transmission speed in this transmission system depends on the on / off speed of the antenna switch and the reception bandwidth of the RFID reader. For example, considering that an antenna switch using an element made of gallium arsenide is combined with an RF of an IEEE802.11b wireless LAN, a transmission speed of about 8 Mbps can be achieved.
図6には、無線LAN端末として、図1に示したRFID/無線LAN兼用装置300が内蔵されたデジタル・カメラ600又はカメラ付き携帯電話602から、RFID/無線LAN兼用装置300が例えばアダプタとして外部接続されているPC606又はテレビ608に画像アップロードを行なう場合の動作シーケンスを示している。
In FIG. 6, as a wireless LAN terminal, the RFID / wireless LAN combined
まず、無線LAN端末600又は601側では、手動操作によりデータ送信モードに設定される(S61)。同様に、表示装置606又は608側でも、手動によりデータ受信待ちモードに設定される(S62)。
First, on the wireless LAN terminal 600 or 601 side, the data transmission mode is set by manual operation (S61). Similarly, on the
表示装置606又は608は、無変調キャリアを送信する(S63)。これに対し、無変調キャリアを受信した無線LAN端末600又は601は、バック・スキャッタ方式に基づく反射波を用いて、データ送信要求を行なう(S64)。
The
データ送信要求を受信した表示装置606又は608は、ASK変調により送信許可を送信する(S65)。
The
表示装置606又は608は、無変調キャリアを送信する(S66)。そして、無変調キャリアを受信した無線LAN端末600又は601は、バック・スキャッタ方式に基づく反射波を用いて、パケット化されたデータの送信を行なう(S67)。
The
表示装置606又は608は、受信したパケット・データが正しければ、ASK変調で肯定応答のACK(Acknowledgement)を送る。また、受信データが間違っていれば、ASK変調で否定応答のNAK(Negative Acknowledgement)を送信する(S68)。データの正誤は、データパケットに付加されたCRC(Cyclic Redundancy Check)符号で判断することができる。
If the received packet data is correct, the
以降、データ送信の終了まで、S66〜S67のシーケンスが繰り返し実行される。 Thereafter, the sequence of S66 to S67 is repeatedly executed until the end of data transmission.
デジタル・カメラ600又はカメラ付き携帯電話602からの伝送にはバック・スキャッタ方式に基づく反射波を用いる一方、PC606又はテレビ608からの制御信号はASK変調された送信信号を用いる。反射波を作り出すのは基本的にアンテナ・スイッチのオン・オフ動作だけなので(前述)、バッテリ駆動のデジタル・カメラ600又はカメラ付き携帯電話602で消費する電力は、マイクロワット・オーダであり、超低消費電力の画像伝送を実現することができる。また、伝送される画像データとしては、JPEG(Joint Photographic Experts Group)フォーマットが用いられる。このデータ伝送にも反射波を用いるため、その通信距離は1m程度に限定される。
The transmission from the
図6に示した実施形態では、画像転送を行なっているので、データの送達確認のために双方向通信としたが、ビデオ・カメラなどからストリーミング・データの転送を行なう場合には、一方向の伝送で動作シーケンスを構成しても構わない。この場合、表示装置606又は608からASK変調された制御信号を送信する動作が不要になり、無線LAN端末側でもその受信動作が不要になることから、さらなる消費電力を節減することができる。
In the embodiment shown in FIG. 6, since image transfer is performed, bi-directional communication is performed for data delivery confirmation. However, when streaming data is transferred from a video camera or the like, one-way communication is performed. An operation sequence may be configured by transmission. In this case, the operation of transmitting the ASK-modulated control signal from the
[追補]
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
[Supplement]
The present invention has been described in detail above with reference to specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can make modifications and substitutions of the embodiment without departing from the gist of the present invention. That is, the present invention has been disclosed in the form of exemplification, and the contents described in the present specification should not be interpreted in a limited manner. In order to determine the gist of the present invention, the claims section described at the beginning should be considered.
300…無線通信装置
301,302…アンテナ
303,304…アンテナ・スイッチ
305…サーキュレータ
306…受信部
307…直交検波器
308…AGCアンプ
309…送信部
310…周波数シンセサイザ部
311…ベースバンド部
312…PHY部
313…MAC部
314…CPU
315…インターフェース部
DESCRIPTION OF
315 ... Interface section
Claims (12)
前記送信部と前記受信部を同時にオンにし、前記送信部を変調又は無変調キャリアが送信できるように制御制御するリーダライタ機能モードと、
前記送信部と前記受信部を排他的にオンするように制御する無線通信機能モードと、
を備えることを特徴とする無線通信装置。 A reader / writer function for reading and writing data of an RFID (Radio Frequency Identification) tag, a wireless communication function, and a host interface unit common to a host device to be connected are provided. A wireless communication device shared by two functions,
A reader / writer function mode for controlling and controlling the transmitting unit and the receiving unit to be turned on at the same time so that the transmitting unit can transmit a modulated or unmodulated carrier;
A wireless communication function mode for controlling the transmission unit and the reception unit to be exclusively turned on;
A wireless communication apparatus comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。 Under the reader / writer function mode, a control signal for an external device is modulated and transmitted.
The wireless communication apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。 An antenna for transmitting and receiving radio waves, and an antenna connection means for connecting the antenna to either the transmission unit or the reception or simultaneously,
The wireless communication apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項3に記載の無線通信装置。 An RFID tag function mode for transmitting data by a back scatter method by controlling on / off of an antenna switch for terminating or opening the antenna, and absorbing or reflecting an external radio wave according to a data bit string. In addition,
The wireless communication apparatus according to claim 3.
通信相手が超近距離に接近したこと又は手動設定に応答して、RFIDタグ機能モード下で、前記アンテナを終端又はオープン状態にするアンテナ・スイッチをオン/オフ制御して前記無線通信設定データのビット列に従って外部からの電波を吸収又は反射することにより、前記無線通信設定データをバック・スキャッタ方式で送信する、
ことを特徴とする請求項4に記載の無線通信装置。 Wireless communication setting data storage means for storing wireless communication setting data used under the wireless communication function mode;
In response to the communication partner approaching an extremely short distance or manual setting, the antenna switch for terminating or opening the antenna is turned on / off under the RFID tag function mode to control the wireless communication setting data. By absorbing or reflecting external radio waves according to the bit string, the wireless communication setting data is transmitted by a back scatter method.
The wireless communication apparatus according to claim 4.
ことを特徴とする請求項5に記載の無線通信装置。 The wireless communication setting data includes initial setting values such as a channel number, ESSID (Extended Service Set Identifier), and WEP (Wired Equivalent Privacy) key.
The wireless communication apparatus according to claim 5.
データ受信装置が超近距離に接近したこと又は手動設定に応答して、RFIDタグ機能モード下で、前記アンテナを終端又はオープン状態にするアンテナ・スイッチをオン/オフ制御して前記送信データのビット列に従って外部からの電波を吸収又は反射することにより、前記送信データをバック・スキャッタ方式で送信する、
ことを特徴とする請求項4に記載の無線通信装置。 Wireless communication setting data storage means for storing transmission data;
A bit string of the transmission data by controlling on / off of an antenna switch that terminates or opens the antenna under an RFID tag function mode in response to a data reception device approaching an extremely short distance or in response to a manual setting. The transmission data is transmitted by a back scatter method by absorbing or reflecting external radio waves according to
The wireless communication apparatus according to claim 4.
前記データ受信装置はデータを再生する機能を持つ、
ことを特徴とする請求項7に記載の無線通信装置。 The wireless communication device further includes data acquisition means for acquiring or generating transmission data,
The data receiving device has a function of reproducing data;
The wireless communication apparatus according to claim 7.
前記無線基地局及び前記無線端末は、マイクロ波を用いた電波通信方式に基づくRFIDシステムをともに装備し、
前記無線端末は、無線基地局から受信したキャリアを利用したアンテナの終端制御に基づいて外部からの電波を吸収又は反射することにより所定の無線通信設定データ要求を送信し、
前記無線基地局は、前記無線通信設定データ要求に応答して、前記無線端末から受信したキャリアを利用したアンテナの終端制御に基づいて外部からの電波を吸収又は反射することにより無線通信設定データを送信する、
ことを特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system comprising a wireless base station and a wireless terminal,
The radio base station and the radio terminal are both equipped with an RFID system based on a radio wave communication method using microwaves,
The wireless terminal transmits a predetermined wireless communication setting data request by absorbing or reflecting external radio waves based on antenna termination control using a carrier received from a wireless base station,
In response to the wireless communication setting data request, the wireless base station absorbs or reflects radio waves from outside based on antenna termination control using a carrier received from the wireless terminal. Send,
A wireless communication system.
ことを特徴とする請求項9に記載の無線通信システム。 The wireless communication setting data includes initial setting values such as a channel number, ESSID (Extended Service Set Identifier), and WEP (Wired Equivalent Privacy) key.
The wireless communication system according to claim 9.
ことを特徴とする請求項9に記載の無線通信システム。 The receiving side is equipped with a detector that detects radio waves in the frequency band used, and the transmitting side transmits carriers at any frequency within the frequency band used.
The wireless communication system according to claim 9.
前記無線端末は前記RFIDから前記鍵を取得し、
前記無線基地局は前記鍵を用いて暗号化した無線通信設定データを送信し、前記無線端末は受信した無線通信設定データを前記鍵を用いて復号化する、
ことを特徴とする請求項9に記載の無線通信システム。
An RFID for storing a predetermined key for performing encrypted communication with the wireless base station is interposed,
The wireless terminal obtains the key from the RFID;
The wireless base station transmits wireless communication setting data encrypted using the key, and the wireless terminal decrypts the received wireless communication setting data using the key.
The wireless communication system according to claim 9.
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