JP2006185234A - Ｒｆｉｄ及び通信動作距離設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
通信距離が長いＲＦＩＤにおいても、通信距離を外部コマンドデータにより変更可能なＲＦＩＤを提供すること。
【解決手段】
ＲＦＩＤに、多段階の通信応答距離設定値を記憶可能な通信応答距離設定部を設け、外部通信装置からコマンドデータにより通信応答設定値を変更することにより、ＲＦＩＤは対応する内部の通信応答距離に影響するパラメータを変更し、そのパラメータに応じてＲＦＩＤの動作を変更することにより、多段階の通信応答距離の変更を実現する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）とその搭載チップ及び制御方法に関するものである。非接触ICカードや非接触ICモジュールもＲＦＩＤの一種である。

近年、あらゆるものにＩＤをつけ管理するトレーサビリティ技術が注目されており、その技術の中心の１つとなっているのがＲＦＩＤである。ＲＦＩＤは使用周波数帯と通信距離等が異なる様々なものが存在し、用途に応じて使いわけられてきたが、特にＩＳＯ１８０００等で規格化が進んでいるＵＨＦ帯のＲＦＩＤは、電池を必要としないパッシブタイプのものでも通信距離が１０ｍに到達するものもあり、従来のＲＦＩＤと比較すると非常に長く、物流分野を中心に各方面でＲＦＩＤの本命として大きく期待されている。
しかし通信距離は長ければ良いばかりではなく、用途に応じては短いほうが良い場合もある。例えばスーパーのレジでは、他の客の値札情報が入ったＲＦＩＤを読んで清算しては困る。アンテナを複数搭載しスイッチで切り替えることで通信距離を制御する技術は開示されている（特許文献１）。

特開２００３−１６８０８８号公報（第１−１１頁、第３図）

しかし、現在安価なＲＦＩＤが求められており、アンテナを複数搭載するとコスト上昇になる可能性が高い。またＲＦＩＤを利用者が任意に変更したい場合はどのような変更方法をとればよいか課題である。もちろんプライバシーを守るために個人が通信距離を短くした場合等のケースでは、勝手に他人に通信距離を長くされては困るため、権限を持った人だけが変更可能であるほうがよい場合もある。
本発明では、通信距離が長いＲＦＩＤであっても、必要に応じて権限のある人だけが外部通信装置からのコマンドデータによって、任意のタイミングで通信応答距離を多段階に変更可能なＲＦＩＤを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため本発明では、外部通信装置からＲＦＩＤに対し、通信応答距離のデータを含んだ通信動作距離設定コマンドデータを送信することで、ＲＦＩＤ内の通信動作距離設定値を多段階に設定することにより、通信動作距離を多段階に変更することが可能になる。
また本発明では、通信動作距離設定値として、ＲＦＩＤのリセット解除電圧を設定することで、実際に確保できている電圧値と比較することにより、通信距離を多段階に設定可能にすることが可能になる。
また本発明では、通信動作距離設定値として、ＲＦＩＤが確保できている電圧値を設定することで、実際に確保できている電圧値と比較することにより、通信距離を多段階に設定可能にすることが可能になる。
また本発明では、通信動作距離設定値として、ＲＦＩＤチップの負荷値を設定することで、チップの負荷値を変更し、通信距離を多段階に設定可能にすることが可能になる。
また本発明では、通信動作距離設定コマンドデータの処理の前に、認証処理を実行することにより、セキュリティを確保して通信動作距離の設定を行うことが可能になる。

本発明によれば、外部通信装置からのコマンドデータによって通信応答距離の変更が可能なＲＦＩＤを提供できる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明していく。
図１は、本発明の一実施形態に係る、ＵＨＦ帯ＲＦＩＤと外部装置からなるＲＦＩＤシステムの構成を示した図である。ＲＦＩＤは大きく分けてＲＦＩＤチップ１００とＲＦＩＤアンテナ１０１から構成されており、外部通信装置は、外部装置本体１０２とアンテナ１０３から構成されている。ＲＦＩＤに対しては電波で電力の供給とコマンドデータの送信が行われ、外部装置は応答データをＲＦＩＤからの応答データが乗った反射電波を受信することで行われる。

図２は、ＲＦＩＤの主要な構成を示した図である。
ＲＦＩＤ１００は、外部装置とのコマンドデータ送受信を行うアンテナ１０１と、アンテナ１０１から受信した電波を整流する整流回路２００と、ＲＦＩＤチップの過電圧保護のためのリミッタ２０１と、チップのリセット状態を解除するリセット解除部２０２と、整流して得た電圧値を検出する電圧検出部２０３と、データの送受信に関連する受信したコマンドデータの復調を行う復調部２０５と、送信するデータの変調を行う変調部２０６を備えた通信制御部２０４と、コマンドデータの処理を行うコマンドデータ処理部２０８と、各種認証処理を行う認証部２０９を備えた処理制御部２０７と、通信応答距離設定値を記憶する通信応答距離(又は動作距離)設定部２１０を具備したものとなっている。なお通信応答距離設定部は、ＲＦＩＤの構成により、リセット解除部や、電圧検出部や、通信制御部の一部として存在する場合も考えられる。また通信応答距離設定部は不揮発型メモリの場合もあるし、不揮発型メモリの場合もありえる。

図３は、外部通信装置から、ＲＦＩＤに送信されるコマンドデータフォーマットの例である。コマンドデータは、コマンド部３００とデータ部３０１から構成されている。コマンド３００には、タグに対する命令が入り、データ部には、コマンドごとに必要な値がセットされる。

図４は、コマンドデータの一部の例を示したものである。
コマンドデータ表（通信応答距離データ値表）４００は、コマンド値４０１、コマンドの意味４０２、データ値４０３、データ値の意味４０４から構成される。例えばコマンド値'１０'の場合の意味は、通信応答距離(又は動作距離)セットコマンドであり、データ値は’００’〜’ＦＦ’の値をとり、それぞれの意味は通信距離を表している。コマンド値が、さきほどのコマンド部３００に格納され、データ値がデータ部３０１に格納される。もちろんコマンド長やデータ長、それぞれの値や意味は、それぞれのＲＦＩＤシステムでは異なる場合がある。

次に、通信応答距離設定値がコマンドデータによってどのようにＲＦＩＤに設定されるかを説明する。
図５は、外部通信装置本体１０２から送信されたコマンドデータが、コマンドデータ処理部２０８での処理を示す、フロー例を示した図である。
まずコマンドデータ処理部２０８にコマンドが届くと、ステップＳ５００の処理がスタートし、ステップＳ５０１に進む。ステップＳ５０１では、受信したコマンドデータが、通信動作距離設定コマンドかどうかを判断し、もし通信動作距離設定コマンド以外であった場合は、ステップＳ５０２に進み、コマンドデータ処理を行い、ステップＳ５０３に進みコマンドデータ処理を終了する。
もし通信動作距離設定コマンドであった場合は、ステップＳ５０４に進む。ステップＳ５０４では、認証が正常に行われているかまたは不要であるかを判断する。認証が必要な設定の場合には、通信動作距離設定コマンド以前に、認証コマンド等を用いて、認証が終了している状態にしておく必要がある。もし認証が正しく行われていない場合は、ステップＳ５０３へ進み処理を終了する。もし認証が正しく行われいていた場合、もしくは認証が不要である場合には、ステップＳ５０５へ進む。ステップＳ５０５では、データ部の通信距離設定データに従い、通信応答距離設定部の通信距離設定値を変更し、ステップＳ５０３へ進み処理を終了する。

なお認証にはパスワードを使った認証や、暗号や乱数を使った片側認証処理や、相互認証処理、署名データによる認証処理など、いくつもの認証が考えられるが、どのような認証方式を用いても構わない。また認証部を備えていない安価なＲＦＩＤも考えられるが、セキュリティやプライバシー上問題にならなければ、認証部を備えていなくても全く構わない。
また、特定のコマンドデータの処理の後、決まった通信応答距離値に変更するようにしておくことや、特定コマンドと一緒にその後の通信距離を指定しておくことも可能であり、この場合、通信応答距離設定コマンドデータを使わなくても、例えば認証コマンドデータが実行されると自動的に通信距離を伸ばすことが可能とすることもできる。

次に、リセット解除処理の仕組みを使って通信応答距離を変化させる場合の手順について説明する。ここでは、通信距離設定コマンドデータの通信距離設定値に、リセット解除電圧が変更されて設定された場合について述べる。
図６は、確保した電力により、処理制御部２０７のリセット解除処理がスタートする場合の例を示す、フロー例を示した図である。
まず、ＲＦＩＤチップに供給される電圧値が上昇し、チップのリセット状態解除処理ができる状態になると、リセット解除部２０２においてステップＳ６００の処理がスタートし、ステップＳ６０１に進む。ステップＳ６０１では、通信応答距離設定部２１０に通信応答距離設定値として設定されているリセット解除電圧値を取得し、ステップＳ６０２に進む。ステップＳ６０２では、電圧検出部２０３から現在確保できている電圧値を取得し、ステップＳ６０３に進む。ステップＳ６０３では、取得したリセット解除電圧値と、実際に確保できている電圧値を取得し、もし実際に確保できている電圧値がリセット解除電圧値に達してなければ、ステップＳ６０２に戻る。もしリセット解除電圧に達していれば、ステップＳ６０４に進む。ステップＳ６０４ではリセット解除処理を実行し、ステップＳ６０５に進み処理を終了する。

次に、確保している電圧を検出することにより、設定された通信応答距離に変化させる場合の手順について説明する。ここでは、通信距離設定コマンドデータの通信距離設定値に、コマンドデータ処理電圧が変更されて設定されている場合について述べる。
図７は、コマンドデータ処理がスタートする場合の例を示す、フロー例を示した図である。まず、コマンドデータ処理が開始されると、ステップＳ７００の処理がスタートし、ステップＳ７０１に進む。ステップＳ７０１では、通信応答距離設定部２１０に通信応答距離設定値として設定されている動作電圧値を取得し、ステップＳ７０２に進む。ステップＳ７０２では、電圧検出部２０３から現在確保できている電圧値を取得し、ステップＳ７０３に進む。ステップＳ７０３では、取得した動作電圧値と、実際に確保できている電圧値を取得し、もし実際に確保できている電圧値が動作電圧値に達してなければ、ステップＳ７０５に進み処理を終了する。もし動作電圧に達していれば、ステップＳ７０４に進む。ステップＳ７０４ではコマンドデータ処理を実行し、ステップＳ７０５に進み処理を終了する。

なおこの仕組みを規定のコマンドだけに適用することで、あるコマンドは近距離でのみしか実行ができなくなり、あるコマンドは長距離でも実行できるという、コマンドによる通信距離の変更を実現することも可能である。

次に、チップの動作負荷を変更することにより、設定された通信応答距離に変化させる場合の手順について説明する。ここでは通信距離設定コマンドデータの通信距離設定値に、チップ負荷値を設定する手順について示す。
図８は、コマンドデータ処理がスタートする場合の例を示す、フロー例を示した図である。まずコマンドデータ処理部２０８にコマンドが届くと、ステップＳ８００の処理がスタートし、ステップＳ８０１に進む。ステップＳ８０１では、受信したコマンドデータが、通信動作距離設定コマンドかどうかを判断し、もし通信動作距離設定コマンド以外であった場合は、ステップＳ８０２に進み、コマンドデータ処理を行い、ステップＳ８０３に進みコマンドデータ処理を終了する。

もし通信動作距離設定コマンドであった場合は、ステップＳ８０４に進む。ステップＳ８０４では、もし認証が正しく行われていない場合は、ステップＳ８０３へ進み処理を終了する。もし認証が正しく行われていた場合、もしくは認証が不要である場合には、ステップＳ８０５へ進む。ステップＳ８０５では、データ部の通信距離設定データに従い、通信応答距離設定部の通信距離設定値を相当するチップ負荷値変更し、ステップＳ８０３へ進み処理を終了する。チップの負荷値を参照し、実際の負荷値を変更することで、チップの通信距離は変化することになる。
なお通信距離を変更するための手段はその他各種存在するが、本発明ではコマンドデータにより通信距離を変化可能なＲＦＩＤであることが重要なポイントであり、通信距離変更のための実現手段は何であっても構わない。

なお本実施例ではＵＨＦ帯ＲＦＩＤに代表されるマイクロ波方式のＲＦＩＤで説明を行ってきたが、他の方式のＲＦＩＤでも本発明は適用可能である。また非接触ＩＣカードについても同様に適用可能である。
以上述べたように本発明によれば、通常通信距離が非常に長いＲＦＩＤにおいても、外部通信装置の出力を変化させることなく、外部通信装置からのコマンドデータによって通信応答距離の変更が可能なＲＦＩＤを提供することができる。

本発明の実施例にかかる、ＲＦＩＤ、外部通信装置の構成の例を示した図である。 本発明の実施例にかかる、ＲＦＩＤチップの内部構成の例を示した図である。 本発明の実施例にかかる、コマンドデータフォーマットの例を示した図である。 本発明の実施例にかかる、コマンドデータの値や意味の例を示した図である。 本発明の実施例にかかる、コマンドデータにより通信動作距離を設定する場合の処理を示す、フロー例を示した図である。 本発明の実施例にかかる、リセット解除処理を制御により通信応答距離を制御する場合の処理を示す、フロー例を示した図である。 本発明の実施例にかかる、設定された電圧値と確保した電圧値を比較することにより通信応答距離を制御する、フロー例を示した図である。 本発明の実施例にかかる、コマンドデータによりチップ負荷を設定する場合の処理を示す、フロー例を示した図である。

符号の説明

１００…ＲＦＩＤチップ
１０１…ＲＦＩＤアンテナ
１０２…外部通信装置
１０３…外部通信装置アンテナ
２００…整流部
２０１…リミッタ部
２０２…リセット解除部
２０３…電圧検出部
２０４…通信制御部
２０５…復調部
２０６…変調部
２０７…処理制御部
２０８…コマンドデータ処理部
２０９…認証部
２１０…通信応答距離設定部
３００…コード部
３０１…データ部
４００…通信応答距離データ値表

Claims (9)

1. 外部通信装置とコマンドデータの送受信を行う通信制御部と、送受信するコマンドデータの処理を行う処理制御部と、通信動作距離設定値を保持する通信動作距離設定部を備え、
   該処理制御部は通信動作距離制御コマンドデータに従い、通信動作距離設定部の通信動作距離設定値を多段階に設定可能なことを特徴とするＲＦＩＤ。
2. 外部通信装置とコマンドデータの送受信を行う通信制御部と、通信動作距離制御コマンドデータ処理手段を有し送受信するコマンドデータの処理を行う処理制御部と、通信動作距離設定値を保持する通信動作距離設定部を備え、
   該通信動作距離制御コマンドデータ処理手段はコマンドデータに従い、通信動作距離設定部の通信動作距離設定値を多段階に設定可能なことを特徴とするＲＦＩＤ。
3. 外部通信装置とコマンドデータの送受信を行う通信制御部と、送受信するコマンドデータの処理を行う処理制御部と、通信動作距離設定値を保持する通信動作距離設定部を備え、
   該処理制御部はある特定のコマンドデータの処理後、通信動作距離設定部の通信動作距離設定値を規定または指定された値に多段階に設定可能なことを特徴とするＲＦＩＤ。
4. 前記ＲＦＩＤは、整流した電圧値を検出する電圧検出部と、該電圧検出部により検出された電圧が設定されたリセット解除電圧値以上になったときにチップのリセット解除を行うリセット解除部を備え、
   前記通信動作距離設定部は通信通信動作距離設定値として、リセット解除電圧値を多段階に設定可能なことを特徴とする請求項１または２の何れかに記載のＲＦＩＤ。
5. 前記ＲＦＩＤは、整流した電圧値を検出する電圧検出部を備え、
   前記通信動作距離設定部は通信通信動作距離設定値として、チップ動作電圧値を多段階に設定可能で、前記処理制御部は該電圧検出部により検出された電圧が該チップ動作電圧値以上になったときに、コマンドデータ処理を行うことを特徴とする請求項１または２の何れかに記載のＲＦＩＤ。
6. 前記通信動作距離設定部が、通信通信動作距離設定値として負荷値を多段階に設定可能で、前記通信制御部が、該負荷値の負荷をチップに与えることを特徴とする請求項１または２の何れかに記載のＲＦＩＤ。
7. 前記ＲＦＩＤは、整流した電圧値を検出する電圧検出部を備え、
   前記通信動作距離設定部は通信通信動作距離設定値として、チップ動作電圧値を多段階に設定可能で、前記処理制御部は該電圧検出部により検出された電圧が、該チップ動作電圧値以上になったときに、規定のコマンドデータ処理だけを行うことを特徴とする請求項１または２の何れかに記載のＲＦＩＤ。
8. 前記ＲＦＩＤの処理制御部は認証処理を行う認証処理部を備え、前記処理制御部は認証結果に応じて通信動作距離制御コマンドの処理の実行を制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のＲＦＩＤ。
9. 外部通信装置とコマンドデータの送受信を行い、送受信するコマンドデータの処理を行うＲＦＩＤに用いられる通信動作距離設定方法であって、
   外部通信装置から送信される通信動作距離制御コマンドデータにより、ＲＦＩＤの通信動作距離設定値を多段階に設定するステップを有することを特徴とするＲＦＩＤの通信動作距離設定方法。
   

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