JP2006086911A - 無線通信システム、リーダ/ライタ装置及び無線タグ検出方法 - Google Patents

無線通信システム、リーダ/ライタ装置及び無線タグ検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】
短時間でタグの検出を行う無線通信システム、リーダ/ライタ装置及び無線タグ検出方法を提供すること。
【解決手段】
本発明にかかる無線通信システムは、リーダ/ライタ装置により無線タグの検出を行う無線通信システムであって、リーダ/ライタ装置は、無線タグに応答要求コマンド及び複数のスロットパルスを送信する手段と、応答情報受信手段と、送信を要求する制御手段を有し、無線タグは、応答要求コマンドを受信する手段と、識別情報を記憶する手段と、スロットパルス受信回数と識別情報に基づいて応答情報の送信可否を判定する手段と、応答情報を送信する手段を有し、リーダ/ライタ装置の制御手段は、所定のスロットパルス送信後、当該スロットパルスに対して送信なしと判定した場合には、次のスロットパルスの送信を早める無線通信システムである。このような構成により、検出時間を短縮することが可能となる。
【選択図】図4

Description

本発明は、無線通信システム、リーダ/ライタ装置及び無線タグ検出方法に関するものであり、例えば、RFID(Radio Frequency IDentification)に関する無線通信システム、リーダ/ライタ装置及び無線タグ検出方法に関する。
商品に無線タグを取り付け無線で情報の読み書きを行うことにより当該商品に関する情報を管理する技術が、急速に進歩している。かかる商品情報を管理するための手段としてRFIDタグが代表的に用いられる。
RFIDタグは、情報を記録する小型のIC(Integrated Circuit)チップとアンテナを備えており、専用のリーダ/ライタ装置(以下、単にリーダ/ライタとする)から無線通信によりICチップ内の情報の読み書きが行われる。また、複数のRFIDタグの読み書きを一括して行うことができるという利点がある。
複数のRFIDタグを同時に処理する際に、各RFIDタグの識別方法が問題となるが、その方法としてアンチコリジョンという方法が提案されている(例えば、特許文献1など)。この方法について説明する。
各RFIDタグには固有の識別番号を記憶させておく。そして、リーダ/ライタは、応答情報の送信を要求する応答要求コマンド及び応答情報送信のタイミングを通知するためスロットパルスを各RFIDタグに対して送信する。各RFIDタグは、記憶された固有の識別番号と予め関連付けられたスロットパルスを受信した場合のみ、リーダ/ライタに対して応答情報を送信する。
リーダ/ライタはスロットパルス毎に応答情報の受信処理を行うが、もし同じスロットパルスに複数の応答情報の受信があった場合、何番目のスロットパルスで複数の応答情報の受信があったかを衝突番号として記憶し、再度応答要求コマンドを送信する。その時にリーダ/ライタは、衝突番号に該当する回数のスロットパルス送信時に、前回のスロットパルス送信時に受信の重複があった旨を知らせる衝突情報をスロットパルスと共に送信する。あるいは、スロットパルスの波長を変えることにより受信の重複があった旨を知らせる場合もある。
各RFIDタグは、固有の識別番号と予め関連付けられたスロットパルス受信時に、衝突情報を受信場合、記憶された固有の識別番号と予め関連付けられた別のスロットパルスの応答要求コマンドに対して応答情報を送信することにより、スロットパルスの衝突を回避する。このような作業を各スロットパルスでの応答情報の送信が重複しなくなるまで繰り返す。このようにして、複数のRFIDタグを個別に識別して検出する。
特開2004−62665号公報
しかしながら、アンチコリジョンを用いた方法は、リーダ/ライタが同時に読み書きの処理を行うことのできるRFIDタグの数のスロットパルス毎に応答情報の受信を行う必要があるため、時間のかかるものであった。しかも、応答情報の衝突が起こった場合には、再度応答情報の受信を行う必要があるため、全てのRFIDタグの検出を完了するまでにはさらに時間がかかってしまうという問題点があった。また、応答情報の受信が行われないスロットパルスが多い場合、無駄な待ち時間が多く効率の悪いものであった。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、短時間でRFIDタグの検出を行う無線通信システム、リーダ/ライタ装置及び無線タグ検出方法を提供することを目的とする。
本発明にかかる無線通信システムは、リーダ/ライタ装置により無線タグの検出を行う無線通信システムであって、前記リーダ/ライタ装置は、前記無線タグに対して応答情報の送信を要求する応答要求コマンド及び前記無線タグに応答情報送信のタイミングを通知するための複数のスロットパルスを送信する送信手段と、前記無線タグからの応答情報を受信する受信手段と、前記送信手段に対して前記応答要求コマンド及び前記スロットパルスの送信を要求する制御手段を有し、前記無線タグは、前記リーダ/ライタ装置から送信された応答要求コマンドを受信する受信手段と、当該無線タグ固有の識別情報を記憶する記憶手段と、前記受信手段によりスロットパルスを受信した回数と前記記憶手段に格納された前記識別情報に基づいて、前記受信手段により受信した前記応答要求コマンドに応じた応答情報の送信の可否を判定する判定手段と、前記判定手段による判定の結果、前記応答情報の送信可能と判定された場合に、前記リーダ/ライタ装置に対して、前記応答情報を送信する送信手段を有し、前記リーダ/ライタ装置の制御手段は、所定のスロットパルスの送信後、当該スロットパルスに対して前記無線タグからの応答情報の送信がないと判定した場合には、次に送信するスロットパルスの送信タイミングを早める制御を実行する無線通信システムである。このような構成により、検出時間を短縮することが可能となる。
前記リーダ/ライタ装置の制御手段は、所定のスロットパルスの送信後予め定められた時間内に、当該スロットパルスに対する無線タグからの応答情報を受信しない場合に、前記無線タグからの応答情報の送信がないと判定することを特徴としてもよい。こうすることにより、応答情報の送信の有無の判定を確実に行うことが可能となる。
前記無線タグは、RFID(Radio Frequency IDentification)タグであり、前記送信手段及び受信手段はRFIDシステムによる通信手段であることを特徴としてもよい。
本発明にかかるリーダ/ライタ装置は、無線通信により無線タグの検出を行うリーダ/ライタ装置であって、前記無線タグに対して応答情報の送信を要求する応答要求コマンド及び前記無線タグに応答情報送信のタイミングを通知するためのスロットパルスを送信する送信手段と、前記無線タグからの応答情報を受信する受信手段と、前記送信手段に対して前記応答要求コマンド及び前記スロットパルスの送信を要求する制御手段を有し、前記制御手段は、所定のスロットパルスの送信後、当該スロットパルスに対して前記無線タグからの応答情報の送信がないと判定した場合には、次に送信するスロットパルスの送信タイミングを早める制御を実行するリーダ/ライタ装置である。このような構成により、検出時間を短縮することが可能となる。
前記制御手段は、所定のスロットパルスの送信後予め定められた時間内に、当該スロットパルスに対する無線タグからの応答情報を受信しない場合に、前記無線タグからの応答情報の送信がないと判定することを特徴としてもよい。こうすることにより、応答情報の送信の有無の判定を確実に行うことが可能となる。
前記無線タグは、RFIDタグであり、前記送信手段及び受信手段はRFIDシステムによる通信手段であることを特徴としてもよい。
本発明にかかる無線タグ検出方法は、リーダ/ライタ装置による無線タグ検出方法であって、前記無線タグに対して応答情報の送信を要求する応答要求コマンドを送信する第1のステップと、前記無線タグに応答情報送信のタイミングを通知するための複数のスロットパルスを送信する第2のステップと、前記無線タグからの応答情報を受信する第3のステップと、前記第2のステップによる所定のスロットパルス送信後、当該スロットパルスに対して前記無線タグからの応答情報の送信がないと判定した場合には、次に送信するスロットパルスの送信タイミングを早める第4のステップを有する無線タグ検出方法である。このようにすることにより、検出時間を短縮することが可能となる。
前記第4のステップは、前記第2のステップによる所定のスロットパルスの送信後予め定められた時間内に、当該スロットパルスに対する無線タグからの応答情報を受信しない場合に、前記無線タグからの応答情報の送信がないと判定することを特徴としてもよい。こうすることにより、応答情報の送信の有無の判定を確実に行うことが可能となる。
本発明によれば、短時間でタグの検出を行う無線通信システム、リーダ/ライタ装置及び無線タグ検出方法を提供することが可能となる。
発明の実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1における無線通信システムの構成を示す図である。本無線通信システム100は、RFIDタグ10とリーダ/ライタ20を備えている。リーダ/ライタ20は、RFIDタグ10のみならず、RFIDタグ40、RFIDタグ50等の複数のRFIDタグと無線通信を行うことができる。また、リーダ/ライタ20は、ホストコンピュータ30と接続されている。
RFIDタグ10は、アンテナコイル11、電源生成回路12、メモリ13、コントロール回路14を備えている。RFIDタグ10には半導体チップ上にアンテナが形成されたCoil−On−Chipを用いている。さらに、電源生成回路12、メモリ13、コントロール回路14を同じチップ上に形成することも可能である。アンテナコイル11は半導体チップ上に形成された渦巻状の導体層により形成されている。アンテナコイル11は半導体ウェハにリソグラフィー処理及び、蒸着、スパッタ、めっき処理等を施すことにより形成することができる。
電源生成回路12はアンテナコイル11によりリーダ/ライタ20から受信された信号をAC/DCコンバータ等により整流し、この電流をメモリ13、コントロール回路14に供給する。これにより、メモリ13及びコントロール回路14を駆動するための電源が供給される。
メモリ13はデータを保存するROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)及び/又はFRAM(Ferroelectric RAM)等から構成され、このメモリにRFIDタグ10固有の識別情報及び商品情報等に基づくデータが記憶される。コントロール回路14はアンテナコイル11により受信された信号を復調してメモリ13に記憶させることができるようになっている。
リーダ/ライタ20は、コントローラ21、トランシーバ/レシーバ22、アンテナコイル23を備える。コントローラ21はASIC(Application Specific Integrated Circuit)などのマイコンにより構成される。トランシーバ/レシーバ22は変調器及び復調器等により構成される。コントローラ21は、ホストコンピュータ30からRFIDタグ10への書き込みコマンドを受けた場合、そのコマンド情報のデータに基づいて変調用の波形を生成する。また、コントローラ21は、スロットパルス等の無変調の波形の生成も行う。
トランシーバ/レシーバ22は、コントローラ21により生成された波形に基づいてキャリアを変調して送信信号を生成し、アンテナコイル23を介して信号を出力する。また、トランシーバ/レシーバ22は、アンテナコイル23により受信された信号をトランシーバ/レシーバ22が復調することにより、RFIDタグ10から送信されたデータの読み込みも行う。コントローラ21はこの復調された信号に基づいてデータを認識し、認識したデータをホストコンピュータ30に送信する。
続いて、図2に示すシーケンス図を用いて、無線通信システム100の処理の全体的な流れについて説明する。ここでは、リーダ/ライタ20が同時に処理を行うことのできるタグの数を16とする。リーダ/ライタ20は、タグ検出時にスロットパルスの送信を、リーダ/ライタ20が同時に処理を行うことのできるタグの数である16回行う。16回のスロットパルスは、全て同じ波形であるが、送信1回目のスロットパルスをスロットパルス0、送信2回目のスロットパルスをスロットパルス1とし、以下同様に送信16回目のスロットパルスをスロットパルス15というように全てのスロットパルスに番号をつけて説明する。
RFIDタグ10は、16回送信されたスロットパルスに対してRFIDタグ10固有の識別情報に基づいて定められたスロットパルス受信後の1回のみ、リーダ/ライタ20に対して応答情報を送信する。また、RFIDタグ10のメモリ13には、RFIDタグ10固有の識別情報が予め格納されている。メモリ13に格納されたRFIDタグ10固有の識別情報は、例えば、32ビットの識別情報である。
まず、リーダ/ライタ20は、応答情報の送信を要求する応答要求コマンドを送信する(S101)。この時の送信は特定のRFIDタグに向けられたものではなく、リーダ/ライタ20の送信圏内のRFIDタグであれば受信可能である。その後、リーダ/ライタ20は、RFIDタグ10に対して、先ほど送信した応答要求コマンドに対する応答情報の送信のタイミングを知らせるスロットパルスの送信を行う(S102)。
RFIDタグ10は、リーダ/ライタ20から送信された応答要求コマンドを受信した後、リーダ/ライタ20から送信されたスロットパルスを受信する。このとき、スロットパルスの受信が応答要求コマンド受信後何回目であるかを数えておく。RFIDタグ10は、先ほど数えたスロットパルス受信の回数とメモリ13に格納されたRFIDタグ10固有の識別情報に基づいて、応答情報の送信の可否を判定する(S103)。応答情報の送信の可否の判定方法については後に詳しく説明する。
応答情報の送信が可能であると判定された場合、RFIDタグ10は、リーダ/ライタ20に対して応答情報を送信する(S104)。リーダ/ライタ20は、RFIDタグ10から応答情報を受信すると受信の重複の有無を判定し(S105)、重複が無い場合、当該スロットパルスにおけるRFIDタグの検出を完了する(S106)。これをスロットパルスの数である16回繰り返し、処理のできるRFIDタグを検出する。
受信の重複があった場合は、スロットパルス0に戻り、再びスロットパルス15までこの作業を繰り返す。この時、リーダ/ライタ20は、応答要求コマンドに重複したことを示す信号を含めて送信する。また、RFIDタグ10は、重複したことを示す信号を受信した場合、予め定められた方法によりスロットパルスの変更を行う。こうすることにより、スロットパルスの重複を回避する。この時の方法については、既存のアンチコリジョンによる方法でよい。
次に、RFIDタグ10及びリーダ/ライタ20のそれぞれの処理の流れについて、フローチャートを用いてより詳細に説明する。図3は、本発明におけるRFIDタグ10の処理の流れを示すフローチャートである。まず、RFIDタグ10は、リーダ/ライタ20より応答要求コマンドを受信する(S201)。次に、RFIDタグ10は、リーダ/ライタ20よりスロットパルスの受信の有無を確認する(S202)。
RFIDタグ10は、スロットパルスの受信回数を数えておき、受信が行われた場合、RFIDタグ10のメモリ13に格納されたRFIDタグ10固有の識別情報とリーダ/ライタ20より送信されたスロットパルスの回数に基づいて、応答情報の送信の可否を判定する(S203)。応答情報の送信が可能であると判定された場合(S204)、RFIDタグ10は、リーダ/ライタ20に対して応答情報を送信する(S205)。応答情報の送信が不可であると判定された場合、応答情報の送信は行わず、スロットパルスの受信を続ける。
応答情報の送信の可否の判定は、次のようにして実行する。まず、リーダ/ライタ20よりスロットパルスの重複情報を受信していない場合、RFIDタグ10のメモリ13に格納されたRFIDタグ10固有の識別情報の下位4ビットを2進数に見立てて数値化を行ったときに示す値とスロットパルスを何回受信したかを表すスロットパルス番号の一致を判定する。この時、リーダ/ライタ20よりスロットパルスを送信する回数が16回であれば、スロットパルス番号が4ビットにより示せる値と一致するので理想的である。それ以外の場合は、ビット数の調整が必要となる場合がある。
RFIDタグ10のメモリ13に格納されたRFIDタグ10固有の識別情報の下位4ビットを2進数に見立てて数値化を行ったときに示す値とスロットパルスを何回受信したかを表すスロットパルス番号が一致した場合、当該スロットパルスにおける応答情報の送信が可能であると判定する。一致しなかった場合は、当該スロットパルスにおける応答情報の送信が不可と判定する。
もし、RFIDタグ10が、リーダ/ライタ20よりスロットパルスの重複信号を受信していた場合、RFIDタグ10固有のIDの下位4ビットが別のタグのIDの下位4ビットと同じであったことを意味するので、この場合は、次の4ビット、つまり下位から数えて5ビット目から8ビット目の4ビットが示す値とスロットパルスの番号の一致を判定する。この作業を、重複信号を受信しなくなるまで繰り返す。固有のIDが全ビット一致することはありえないので、最終的にはスロットパルスが重複することはない。
このようにして、RFIDタグ10は、リーダ/ライタ20に対してスロットパルスが重複しないように応答情報の送信を行う。
続いて、図4に示すフローチャートを用いて、本発明におけるリーダ/ライタ20の処理の流れについて説明する。まず、リーダ/ライタ20は、応答情報の送信を要求する応答要求コマンドを送信する(S301)。次に、リーダ/ライタ20は、スロットパルスの送信を行う(S302)。この時、当該スロットパルスでの重複受信が検出されていた場合、応答要求コマンドと共に、重複信号の送信も行う。
その後、リーダ/ライタ20は、応答情報の受信が行われるまで一定時間待機する(S303)。この時の待機時間はRFIDタグ10の応答に必要な時間に応じて予め定められているものとする。この待機時間の間、リーダ/ライタ20は常にRFIDタグ10からの応答情報の受信が行われたかどうかの確認を行う。一定時間応答情報の受信が行われなかった場合(S304)、つまり、予め定められた待機時間の間に、RFIDタグ10からの応答情報の受信が確認できなかった場合、それ以上の受信待機は行わず、次のスロットパルスへ移行する。
リーダ/ライタ20が、応答情報の受信をした場合、応答情報の受信の重複を判定する(S305)。受信が重複、つまり同一のスロットパルスに対する応答で複数のタグからの応答情報をした場合、リーダ/ライタ20は、受信時のスロットパルスを記録する(S306)。重複しなかった場合、リーダ/ライタ20は、応答情報に含まれるRFIDタグ10固有のIDを登録し、RFIDタグ10の検出を完了する(S307)。その後、次のスロットパルスへ移行し(S308)、スロットパルスの送信から同様の処理を繰り返し行う。
全てのスロットパルスについての処理が終了すると(S309)、リーダ/ライタ20は、全てのスロットパルスでの受信内における受信の重複を確認し(S310)、受信の重複が確認された場合、再度スロットパルス0から同様の処理を繰り返し行う(S311)。
このようにして、受信が行われないスロットパルスにおける待機時間を短縮することにより、全てのRFIDタグの検出にかかる時間を短縮することが可能となる。
図5は、応答あり、なしのそれぞれの場合におけるスロットパルス間隔を示す図である。図5の(a)は、RFIDタグ10から応答があった場合、(b)は、RFIDタグ10から応答がなかった場合を示す。
図5(a)に示すRFIDタグ10から応答があった場合のスロットパルス間隔について説明する。RFIDタグ10から応答があった場合、応答開始までの時間とタグからのID受信までの時間がかかるため、当該スロットパルスでのスロットパルス間隔は図に示すようになる。
図5(b)は、RFIDタグ10から応答が得られなかった場合のスロットパルス間隔について示す図である。この場合、図に示すように、無応答スロット間隔の時間が経過すると、当該スロットパルスでの応答情報の受信はないと判定し、次のスロットパルスへ移行するため、当該スロットパルスでのスロットパルス間隔は図に示すようになる。この時、受信時間に宛てられる時間を待たずに次のスロットパルスへ移行するため、図に示す時間tだけ短縮が可能となる。
このようにして、無応答時の待ち時間を短縮することにより、全体的な処理時間の短縮を図ることが可能となる。図6は、RFIDタグ10からの応答があった場合となかった場合の応答時間の比較である。ここではデータ送受信の方式を、方式1と方式2の2通りの方式で検証を行ったが、どちらの方式でも応答が無い場合は、応答があった場合の約9分の1の応答時間である。つまり、応答が無い場合次のスロットパルスに移行することにより、処理時間を9分の1にすることができる。応答がある場合の処理時間は短縮できないが、RFIDタグの検出されるスロットパルスは1つか2つ等の少ない場合が多く、RFIDタグの検出されない、つまり応答が無い場合のスロットパルスにおける処理時間の短縮により、かなりの全体処理時間の短縮が期待できる。
本発明における無線通信システムの構成を示すブロック図である。 本発明における無線通信システムの処理の流れを示すシーケンス図である。 本発明におけるタグの処理の流れを示すフローチャートである。 本発明におけるリーダ/ライタの処理の流れを示すフローチャートである。 本発明における応答時間を示すチャートである。 本発明における応答時間を示す表である。
符号の説明
10 RFIDタグ
11 アンテナコイル
12 電源生成回路
13 メモリ
14 コントロール回路
20 リーダ/ライタ
21 コントローラ
22 レシーバ
23 アンテナコイル
30 ホストコンピュータ
40 RFIDタグ
50 RFIDタグ
100 無線通信システム

Claims (8)

  1. リーダ/ライタ装置により無線タグの検出を行う無線通信システムであって、
    前記リーダ/ライタ装置は、
    前記無線タグに対して応答情報の送信を要求する応答要求コマンド及び前記無線タグに応答情報送信のタイミングを通知するための複数のスロットパルスを送信する送信手段と、
    前記無線タグからの応答情報を受信する受信手段と、
    前記送信手段に対して前記応答要求コマンド及び前記スロットパルスの送信を要求する制御手段を有し、
    前記無線タグは、
    前記リーダ/ライタ装置から送信された応答要求コマンドを受信する受信手段と、
    当該無線タグ固有の識別情報を記憶する記憶手段と、
    前記受信手段によりスロットパルスを受信した回数と前記記憶手段に格納された前記識別情報に基づいて、前記受信手段により受信した前記応答要求コマンドに応じた応答情報の送信の可否を判定する判定手段と、
    前記判定手段による判定の結果、前記応答情報の送信可能と判定された場合に、前記リーダ/ライタ装置に対して、前記応答情報を送信する送信手段を有し、
    前記リーダ/ライタ装置の制御手段は、
    所定のスロットパルスの送信後、当該スロットパルスに対して前記無線タグからの応答情報の送信がないと判定した場合には、次に送信するスロットパルスの送信タイミングを早める制御を実行する無線通信システム。
  2. 前記リーダ/ライタ装置の制御手段は、所定のスロットパルスの送信後予め定められた時間内に、当該スロットパルスに対する無線タグからの応答情報を受信しない場合に、前記無線タグからの応答情報の送信がないと判定することを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。
  3. 前記無線タグは、RFID(Radio Frequency IDentification)タグであり、前記送信手段及び受信手段はRFIDシステムによる通信手段であることを特徴とする請求項1または2記載の無線通信システム。
  4. 無線通信により無線タグの検出を行うリーダ/ライタ装置であって、
    前記無線タグに対して応答情報の送信を要求する応答要求コマンド及び前記無線タグに応答情報送信のタイミングを通知するためのスロットパルスを送信する送信手段と、
    前記無線タグからの応答情報を受信する受信手段と、
    前記送信手段に対して前記応答要求コマンド及び前記スロットパルスの送信を要求する制御手段を有し、
    前記制御手段は、
    所定のスロットパルスの送信後、当該スロットパルスに対して前記無線タグからの応答情報の送信がないと判定した場合には、次に送信するスロットパルスの送信タイミングを早める制御を実行するリーダ/ライタ装置。
  5. 前記制御手段は、所定のスロットパルスの送信後予め定められた時間内に、当該スロットパルスに対する無線タグからの応答情報を受信しない場合に、前記無線タグからの応答情報の送信がないと判定することを特徴とする請求項4記載のリーダ/ライタ装置。
  6. 前記無線タグは、RFIDタグであり、前記送信手段及び受信手段はRFIDシステムによる通信手段であることを特徴とする請求項4または5記載のリーダ/ライタ装置。
  7. リーダ/ライタ装置による無線タグ検出方法であって、
    前記無線タグに対して応答情報の送信を要求する応答要求コマンドを送信する第1のステップと、
    前記無線タグに応答情報送信のタイミングを通知するための複数のスロットパルスを送信する第2のステップと、
    前記無線タグからの応答情報を受信する第3のステップと、
    前記第2のステップによる所定のスロットパルス送信後、当該スロットパルスに対して前記無線タグからの応答情報の送信がないと判定した場合には、次に送信するスロットパルスの送信タイミングを早める第4のステップを有する無線タグ検出方法。
  8. 前記第4のステップは、
    前記第2のステップによる所定のスロットパルスの送信後予め定められた時間内に、当該スロットパルスに対する無線タグからの応答情報を受信しない場合に、前記無線タグからの応答情報の送信がないと判定することを特徴とする請求項7記載の無線タグ検出方法。
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