JP2005535968A - 無線周波数識別リーダー読取範囲増加用パルスパワー方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 送信パワーレベルを最大化することなく、多数タグ読み取り能力を強化し、受動タグ読み取り範囲を増加する無線周波数識別（ＲＦＩＤ）リーダー電力供給方法が提供される。ＲＦＩＤリーダーはＲＨＩＤタグ応答信号が受信されるようになるまでパルス問合せ信号を送信し、ＲＨＩＤタグ応答信号が受信されると、連続及びパルスのパワー方式に切り替える。出力される連続パワーはＲＦＩＤタグに供給される電力を維持して、電力の消失によってタグがリセットされないようにする。パルス信号は、特にエリアに複数のタグがある場合にも、より広範囲なタグ読み取りを可能にする。

Description

本発明は無線周波数識別（ＲＦＩＤ）リーダーのパワー出力に関し、特に、ＲＦＩＤリーダーのパルス及び連続パワー出力方法に関する。

ＲＦＩＤシステムは、在庫管理や物品監視などの様々な用途において使用が増加している。ＲＦＩＤシステムにおいて、ＲＦＩＤリーダーはＲＦＩＤ問合せ信号を送信する。ＲＦＩＤマーカまたはタグは送信されてきたＲＦ問合せ信号を受信し、技術的に知られているように、識別情報や他のデータを含んだ応答信号で応答する。ＲＦＩＤリーダーはＲＦＩＤマーカ応答信号を受信し、信号に含まれる関連情報を復元する。ＲＦＩＤマーカは、ＲＦＩＤリーダーがＲＦＩＤマーカ応答信号からのデータを検出し、取り込むことができるように、ＲＦＩＤリーダーから所定の最大半径以内にある必要がある。ＲＦＩＤリーダーは、応答信号を受信しなければ、継続してＲＦＩＤ問合せ信号を送信し、環境に放出する。

受動ＲＦＩＤタグはＲＦＩＤリーダーから送信されてくる問合せ信号により電力が供給される。タグは、問合せ信号を受信すると、記憶されたデータで応答する。リーダーとタグ間の往復交信時間は送信データ量と送信データ速度に依存する。送信問合せ信号フィールド内に多数のタグがある場合、マルチタグアルゴリズムが使用されて各タグからのデータの分類が行われるため、読み取り時間が増大する。１つのタグを発見するのに１０ミリ秒程度、特にエリアに多数のタグがある場合には１００ミリ秒以上を要する。読み取り時間が遅くなるのは読み取り済みのタグに対するシステムの対処法に関係している。タグは、一旦、リーダーにタグ識別情報を伝え、データを送った場合、既に読み取られたことを「思いだし」、問合せフィールドに応答しないように指示される。そこでリーダーは次のタグの読み取りに進むことができる。タグに与えられる問合せフィールドが閾値以下に低下すると、タグはタイムアウトし、読み取られたことを「忘れる」。タグはリセットされ、問合せ信号が閾値以上に立ち上がると、再び応答し始めるようになる。タグの電力供給に必要な閾値に相当する問合せフィールドレベルの周辺に置かれたタグは、絶え間なくリセットを繰り返すことになる。タグが高頻度で再通信を行おうとすると、マルチタグアルゴリズムは遅くなって、読み取り範囲内にある全タグを読み取ることができなくなる。

読み取り速度及び範囲は問合せ信号により電力供給されるタグの個数、及びフィールドのパワーレベルに応じて減少する。この状況を改善するのに、能動ＲＦＩＤタグが利用可能である。能動ＲＦＩＤタグはタグに電力を供給するバッテリを内蔵している。残念ながら、能動ＲＦＩＤタグは多くの応用にとって余りにも高価である。代替として、ＲＦＩＤリーダーが送信するパワーレベルを上げて、読み取りの間、多くのタグへの電力供給がまかなわれるようにし、読み取り範囲を増加することが可能である。しかしながら、ＲＦ放射の規制からＲＦＩＤリーダーが発生可能なパワーレベルは制限を受ける。

本発明は、送信パワーレベルを最大化することなく、多数タグ読み取り能力を強化し、受動タグ読み取り範囲を増加するＲＦＩＤリーダー電力供給方法を提供する。

本発明の方法は、最初にパルス無線周波数識別問合せ信号を送信することにより、無線周波数識別タグ読み取り範囲を増加する、無線周波数識別問合せ信号を送信するステップを有する。無線周波数識別タグから応答信号が受信されると、パルス無線周波数識別問合せ信号、及び連続無線周波数識別問合せ信号が同時に送信される。無線周波数識別タグからそれ以上の応答信号が受信されなくなった後、システムは、パルス無線周波数識別問合せ信号のみの送信を再開する。

さらに、本発明の方法は、応答信号を受信した後、無線周波数識別タグに関するデータを読み取り、ついで無線周波数識別タグをオフにして無線周波数タグがそれ以降、無線周波数識別問合せ信号に応答しないようにするステップを有する。

さらに、本発明の方法は、他の無線周波数識別タグから応答信号を受信しないようになった後でパルス無線周波数識別問合せ信号のみを送信するより前に、全ての無線周波数識別タグをオンにするステップを有してよい。これに代え、特定のまたは予め選択された無線周波数識別タグのみをオンにしてもよい。

本発明の目的、効果及び応用は以下の発明を実施するための最良の形態の説明から明らかにされる。

米国及びヨーロッパにおける規制はＲＦＩＤリーダーから送信されるパワーレベルを制限している。例えば、２４５０ＭＨｚにおいて、規制はＲＦＩＤ放射を２００ミリ秒にわたり１５％のデューティサイクルで４ワットまたは連続で５００ミリワットに制限する。５００ミリワットの連続送信が提供する読み取り範囲はわずかに１０〜２０インチ（約、２５．４〜５０．８cm）程度である。読み取り範囲を増加するため、規制によれば、一度に、３０ミリ秒間、４ワットまでのパルス送信が可能である。３０ミリ秒ではマルチタグアルゴリズムを実行するのに不十分である。タグは３０ミリ秒パルス送信間のオフ時間中にリセットする可能性があり、リーダーは一部のタグを何度も読み取る一方で他のタグは全く読み取られないことになる。

図１に示すように、この問題に対する１つの解決策は連続問合せ信号とパルス問合せ信号を同時送信することである。連続送信はタグを「生きている」に保つのでパルス間でタグがリセットされることはなくなる。パルス信号が読み出し範囲を増加するのに対して連続信号は読み出し時間を短縮する。ＲＦＩＤリーダー２は放射線３で示されるパルス問合せ信号及び、曲線４で示される連続問合せ信号を送信する。曲線４は、ＲＦＩＤリーダーが発生する連続パワーレベル閾値を半径５以内で表したものであり、この内部において、連続パワーレベルはリーダー２に比較的近いタグ６のパワーオンを維持するのに十分なレベルである。半径５より遠くにあるタグ８はパルス問合せ信号によりパワーオンされるが、パルス間でタイムアウトする可能性がある。典型的に、各タグは一定時間、パワーオンを保持する小さなコンデンサを内蔵している。従来のＲＦＩＤリーダーはパルス信号３を送信しないため、読み取り範囲は半径５内にあるタグに制限される。パルス問合せ信号３のみを送信したとすると、近くにあるタグ６も遠くにあるタグ８も全てパルス間でタイムアウトする可能性があり、タグの読み取りが遅れることになる。連続問合せ信号４とパルス問合せ信号３を同時に送信したならば、タグ６はオン状態を維持し、後述するように、遠くにあるタグ８が読み取られるより前に、整然と読み取りが完了する。遠くにあるタグ８はパルス問合せ信号３により読み取られることになるが、タイムアウトとリセットの可能性のために、オン状態を維持するタグ６より読み出しに時間がかかる。連続問合せ信号４により付勢状態を維持するタグ６をマルチタグアルゴリズムで速やかに読み出すことができ、これにより、パルス問合せ信号３の範囲内にある全タグ６、８の読み取り時間が短縮される。

ＲＦＩＤリーダー２とＲＦＩＤタグ間の交信は、技術的に知られているように採用される特定のプロトコルに依存する。本発明を説明するための一具体例において、ＲＦＩＤリーダーはタグを探すのに符号化問合せ信号を送信する。問合せ信号を受信したタグはタグＩＤで応答する。するとリーダーはそのタグＩＤを用いてその特定のタグを指定し、そのタグから記憶データを送信させる。記憶データは様々な情報であってよく、典型的にはタグが添付された物品に関する情報である。次にリーダーはタグにオフになるように指示して、問合せ信号に対する応答を停止させる。次にリーダーは別のタグＩＤを選択してそのタグをポーリングしてデータを取得し、この動作を全てのタグの読み取りが完了するまで続ける。リーダーは、もはや新たなタグＩＤが受信されないようになると、ウエークアップ信号を送信して全てのタグをオンにし、あるいは１以上のタグを個別に指定してオンにする。タグをオンにするためのウエークアップ信号が送信されない場合、典型的にタグは、設定時間経過後、オン状態に自動復帰する。

連続及びパルス問合せ信号を送信する前記解決策は、隣接するＲＦＩＤリーダーや他のシステムとの間で干渉を発生する可能性がある。このため、連続問合せ信号はパルス問合せ信号がエリア内のタグを検知した後でのみ、オンにされる。説明されているプロトコルの具体例では、ＲＦＩＤリーダーがタグＩＤを検知したときに、連続問合せ信号がオンにされる。

方法は図２に示される。最初に、ＲＦＩＤリーダーは１０でパルスＲＦＩＤ問合せ信号を送信する。ＲＦＩＤリーダーは、１２でＲＦＩＤタグ応答を受信すると、１４でパルスＲＦＩＤ問合せ信号及び連続ＲＦＩＤ問合せ信号の双方の送信を開始する。１６でタグデータは読み取られ、１８でタグはオフにされて、問合せ信号に対して応答しないようになる。２０で別のタグ応答が受信された場合、ＲＦＩＤリーダーは、１６と１８で全てのタグの読み取りが完了するまで、パルス及び連続信号の送信を継続する。２０で新たなタグ応答が受信されない場合、ＲＦＩＤリーダーは、１０でパルス問合せ信号のみの送信を再開して、方法を続行する。オフにされたタグは、いずれタイムアウトし、自動的にオンすることになる。代わりに、図３に示されるように、２２でＲＦＩＤリーダーから全てのタグをオンにする信号を送信してもよい。また、図４に示されるように、ＲＦＩＤリーダーから特定のタグまたは特定のグループのタグに信号を送信して、この特定のタグまたはタグ群のみをオンにしてもよい。例えば、ＲＦＩＤリーダーがデータの書き込みも行うものであって、選択されたタグまたはタグ群に対してタグデータを変更した場合、所与のエリア内にある全てのタグを再度読み出すまでもなく、新しいタグデータを確認することが可能である。

明らかなように、本発明の変更及び変形は本発明の範囲から逸脱することなくなし得るものである。例えば、送信パルスは前記３０ミリ秒の長さに限定されず、ＲＦＩＤ半導体電流ドレイン、データ速度、その他の関係パラメータに応じて選択可能である。パルス繰り返し数は、例えば、３３ミリ秒毎に５ミリ秒、あるいは他の選択繰り返し数であってよい。送信されるパワーレベルも変更可能であり、当局の規制によってのみ制限される。

同じく、明らかなように、本発明の範囲は説明された特定の実施形態に限定されるものではなく、前記開示に照らして添付の特許請求の範囲にのみ制約されるものである。

本発明の一実施形態の模式図である。 本発明の方法のフローチャートである。 図２に示される方法の代替形態である。 図２に示される方法の代替形態である。

Claims (6)

1. パルス無線周波数識別問合せ信号を送信するステップと、
   無線周波数識別タグから応答信号を受信するステップと、
   前記応答信号を受信した後、前記パルス無線周波数識別問合せ信号、及び連続無線周波数識別問合せ信号を同時に送信するステップと、
   他の無線周波数識別タグから応答信号を受信しなくなった後で、前記パルス無線周波数識別問合せ信号のみを送信するステップと、
   を含む無線周波数識別タグ読み取り範囲を増加するために無線周波数識別問合せ信号を送信する方法。
2. 前記応答信号を受信した後、前記無線周波数識別タグに関するデータを読み取るステップと、前記無線周波数識別タグをオフにして前記無線周波数識別タグが応答信号を発生しないようにするステップとをさらに含む、請求項１記載の方法。
3. 他の無線周波数識別タグから応答信号を受信しなくなった後にパルス無線周波数識別問合せ信号のみの送信より前に、全ての無線周波数識別タグをオンにするステップをさらに含む、請求項２記載の方法。
4. 他の無線周波数識別タグから応答信号を受信しなくなった後にパルス無線周波数識別問合せ信号のみの送信前に、予め選択された無線周波数識別タグをオンにするステップとをさらに含む、請求項２記載の方法。
5. 前記パルス無線周波数識別問合せ信号を送信するステップは、約２００ミリ秒にわたり測定される１５％のデューティサイクルで約４ワットまでのレベルのパルス無線周波数識別問合せ信号を送信するステップを含む、請求項１記載の方法。
6. 前記パルス無線周波数識別問合せ信号、及び前記連続無線周波数識別問合せ信号を送信するステップは、前記パルス無線周波数識別問合せ信号、及び約５００ミリワットまでのレベルの連続無線周波数識別問合せ信号を送信するステップを含む、請求項５記載の方法。

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