JP2006229433A - Ｒｆｉｄタグシステム，ｒｆｉｄタグ及びタグリーダ - Google Patents

Abstract

【課題】 より簡単な構成で、複数の周波数を用いた通信に対応することができるＲＦＩＤタグシステムを提供する。
【解決手段】 リーダライタ１においては、搬送波切替え回路６が、発振回路５Ａ，５Ｂより夫々出力される搬送波信号を切り替えて出力し、その搬送波信号を変調回路４において符号回路３で符号化された信号により変調すると、アンテナ切替え回路８及びアンテナ９を介してＲＦＩＤタグ１３側に送信する。一方、ＲＦＩＤタグ１３による応答信号が返信されると、アンテナ９等を介して受信した信号を復調回路１０によって復調し、復調された信号を２値化回路１１で２値化すると、更に、復号回路１２で制御回路２に処理可能な形式のデータに復号する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、異なる搬送波周波数の電波信号に夫々対応するＲＦＩＤタグと、それらのＲＦＩＤタグと通信を行い、ＲＦＩＤタグに記憶されているデータを読取るタグリーダとで構成されるＲＦＩＤタグシステム、及びそのシステムに使用されるＲＦＩＤタグ並びにタグリーダに関する。

ＲＦＩＤタグとの間で電磁波を用いて通信を行うことでＲＦＩＤタグに記憶されているデータを読取ったり、或いはＲＦＩＤタグにデータを書き込むリーダライタを用いたタグシステムにおいては、様々な周波数が使用されている。即ち、通信に使用される電磁波の周波数が異なれば、通信距離や周囲環境より受ける影響が異なるため、用途に応じて最適な周波数を選択することが好ましいからである。具体的には、比較的水分が多い環境下ではマイクロ波帯は不適当であり、短波帯若しくは中波帯が用いられる。また、通信距離を比較的長くする必要がある場合には、マイクロ波帯やＵＨＦ帯が適している。

ところで、近年、物流用途におけるＲＦＩＤタグシステムの利用が進む中で、物品に取り付けられたＲＦＩＤタグを様々な条件下で読取ることが必要とされる場合がある。即ち、１つの物品に異なる周波数に対応する複数のＲＦＩＤタグを取り付け、夫々の周波数に対応したリーダライタによってデータのリード／ライトを行うことがある。しかし、現状のＲＦＩＤタグシステムは、使用する周波数によって変調方式やデータの符号化方式などが異なっている。
例えば、特許文献１には、周波数が異なる複数のＲＦＩＤタグとの通信を１台で可能とするように構成されたリーダライタが開示されている。
特開２００２−１５２８８号公報

即ち、特許文献１のように構成すれば、結局、１台のリーダライタの内部に、異なる周波数の通信方式に対応した構成を並列に備える必要があり、回路規模が大きくなってしまうという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より簡単な構成で、複数の周波数を用いた通信に対応することができるＲＦＩＤタグシステム、及びそのシステムに使用されるＲＦＩＤタグ並びにタグリーダを提供することにある。

請求項１記載のＲＦＩＤタグシステムによれば、タグリーダ及びＲＦＩＤタグを、異なる搬送波周波数の電波信号を使用する場合でも、共通の変調方式及び符号化方式を適用するように構成する。従って、タグリーダは、１つの変調方式及び符号化方式、並びに復調方式及び復号化方式に対応した構成だけを備えれば良いので、タグリーダを小型に且つ低コストで構成することができる。また、ＲＦＩＤタグ側も同様に、１つの変調方式及び復調方式及に対応した構成だけを備えれば良く、対応する周波数帯に応じて異なる構成を採用する必要がない。

請求項２記載のＲＦＩＤタグシステムによれば、タグリーダとＲＦＩＤタグとの間で行われる通信制御手順も、異なる搬送波周波数の電波信号に対応する場合について共通に設定する。従って、タグリーダ側において通信制御を行う制御プログラムも共通に適用することができる。

請求項３記載のＲＦＩＤタグシステムによれば、ＲＦＩＤタグに内蔵されているメモリにおけるデータ構造、即ちアドレスのマッピングや所定データのバイト数なども、異なる搬送波周波数の電波信号に対応するものについて共通に設定する。従って、ＲＦＩＤタグについても相違を意識することなく共通の制御プログラム（アプリケーション）を適用することができる。

請求項６記載のタグリーダによれば、請求項１乃至３の何れかに記載のＲＦＩＤタグシステムに使用されるもので、搬送波切替え回路が、制御回路より出力される制御信号に応じて、１つ又は複数の発振回路より出力される搬送波信号を切り替えて出力すると、その搬送波信号は変調回路において、符号回路で符号化された信号により変調される。すると、被変調信号は、送受信手段を介し電波信号としてＲＦＩＤタグ側に送信される。
一方、ＲＦＩＤタグによる応答信号がタグリーダに送信されると、送受信手段を介して受信された信号は復調回路によって復調される。復調された信号は２値化回路において２値化され、更に、復号回路において制御回路に処理可能な形式のデータに復号される。即ち、周波数が異なる搬送波信号を切り替えるだけで、送信信号の変調を共通に行なうことができる。

請求項７記載のタグリーダによれば、復調回路を、搬送波切替え回路を介して出力される搬送波信号を与えて同期検波方式により復調を行うように構成する。斯様に構成すれば、搬送波周波数を切替えた場合でも共通の復調回路を使用することができる。

請求項８記載のタグリーダによれば、送受信手段を、複数の周波数の送受信に夫々対応可能な複数のアンテナで構成し、制御回路より出力される制御信号に応じて、アンテナ切替え回路が、複数のアンテナの何れか１つと変調回路並びに復調回路との間の接続を切り替える。従って、使用する搬送波周波数に応じて通信を良好に行うことができる。

請求項９記載のタグリーダによれば、送受信手段を、複数の周波数の送受信について共通に対応可能なアンテナで構成する。斯様に構成すれば、アンテナ切替え回路を用いることなく、異なる周波数の通信に対応することができる。

（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１乃至図８を参照して説明する。図１は、ＲＦＩＤタグに対し、電波信号によりデータの読み書きを行うリーダライタの電気的構成を示す機能ブロック図である。リーダライタ（タグリーダ）１は、マイクロコンピュータで構成される制御回路２によって制御される。制御回路２は、内部のメモリに記憶されている制御プログラム２ａに従ってリーダライタ１の制御を行う。制御回路２によって出力される送信データは、符号回路３において符号化されて変調回路４に出力される。
変調回路４には、２つの発振器５Ａ，５Ｂより出力される周波数が異なる２つの搬送波信号が、搬送波切替え回路６を介して与えられるようになっている。例えば、前者の周波数はＵＨＦ帯である９５０ＭＨｚであり、後者の周波数は短波帯である１３．５６ＭＨｚであるものとする。搬送波切替え回路６は、制御回路２より出力される切替え制御信号に応じて何れかの搬送波信号を選択して出力する。

変調回路４は、搬送波信号と、符号回路３より出力される符号化された送信信号（変調信号）とを乗算することでＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調を行い、被変調信号を増幅回路７に出力し、増幅回路７は、その信号を増幅してアンテナ切替え回路８に出力する。リーダライタ１は、ＵＨＦ帯に対応したパッチアンテナ９Ａと、短波帯に対応したコイルアンテナ９Ｂとの２つを備えており、アンテナ切替え回路（送受信手段）８は、制御回路２より出力される切替え制御信号に応じて、被変調信号を何れかのアンテナ９Ａ，９Ｂに出力する。すると、選択されたアンテナ（送受信手段）９より電波信号が外部に送信される。

アンテナ切替え回路８には、復調回路１０の入力端子が接続されており、その復調回路１０には、アンテナ９Ａ，９Ｂの何れかによって受信された電波信号が入力される。復調回路１０は、乗算器１０ａ及びローパスフィルタ１０ｂで構成されており（図４（ｃ）参照）、乗算器１０ａには、受信信号と、搬送波切替え回路６を介して出力される搬送波信号とが与えられている。即ち、復調回路１０は、同期検波方式によって復調を行う構成である。復調回路１０によって復調された信号は、２値化回路１１においてハイ，ロウレベルの何れかに２値化されると復号回路１２に出力される。復号回路１２は、２値化回路１１より与えられる２値化信号を復号して、復号信号を制御回路２に出力する。

図２（ａ），（ｂ）は、夫々ＵＨＦ帯，短波帯に対応するＲＦＩＤタグ１３Ａ，１３Ｂの電気的構成を示すものである。以下、これらの構成において同様に構成されている部分には同一の符号を付して説明し、必要に応じて添え字Ａ，Ｂにより区別する。
ＲＦＩＤタグ１３は、アンテナ１４，電源回路１５，復調回路１６，制御回路１７，メモリ１８，ＢＰＳＫ変調回路１９，負荷を切替えて変調を行う負荷変調回路２０などで構成されている。尚、ＲＦＩＤタグ１３Ｂのアンテナ１４Ｂには、コンデンサ２１が並列に接続されている。

ＲＦタグ１３は、リーダライタ１より送信された搬送波信号をアンテナ１４を介して受信すると、電源回路１３において搬送波信号を整流して動作用電源を生成し、マイクロコンピュータで構成される制御回路１７及びその他の構成要素に供給する。また、搬送波信号に重畳されているリーダライタ１１からの送信データは復調回路１６によって復調され、制御回路１７に出力される。制御回路１７は、リーダライタ１側にデータを送信する場合はメモリ１８に記憶されているデータを読み出してＢＰＳＫ変調回路１９に出力する。また、リーダライタ１より、ライトコマンドが送信された場合は、そのコマンドと共に送信されたデータをメモリ１８に書き込む。

アンテナ１４に対しては、負荷変調回路２０を構成する抵抗及びスイッチの直列回路が並列に接続されている。制御回路１７が読み出したデータをＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）変調回路１９に出力すると、ＢＰＳＫ変調回路１９は、搬送波信号を分周して生成した副搬送波を送信データによってＢＰＳＫ変調し、負荷変調回路２０に出力する。負荷変調回路２０では、ＢＰＳＫ被変調信号に応じてスイッチがＯＮ／ＯＦＦされて負荷変調が行われ、搬送波信号がＡＳＫ変調される。

また、図３（ａ），（ｂ）は、一般的なＲＦＩＤタグのメモリ構成の一例を示すものである。図３（ａ）は、ＢＬＯＣＫ番号（アドレス）が降順で設定されており、図３（ｂ）は、ＢＬＯＣＫ番号が昇順に設定されている。また、図３（ａ）は、１ＢＬＯＣＫを構成するデータが８バイトに設定されているが、図３（ｂ）は、上記データが１６バイトに設定されている。本実施例のＲＦＩＤタグ１３Ａ，１３Ｂ夫々が有するメモリ１８Ａ，１８Ｂの構成は何れも例えば図３（ｂ）となるように設定されており、アドレスのマッピングが同一であると共に１ＢＬＯＣＫのデータバイト数も同一となるように設定されている。

次に、本実施例の作用について図４を参照して説明する。図４は、リーダライタ１からＲＦＩＤタグ１３に送信する信号の生成状態を示す波形図などである。図４（ａ）は、最終的にアンテナ９より出力される被変調信号の波形を示しており、搬送波の周波数が異なる場合でも、何れもＡＳＫ変調された信号が生成されている。図４（ｂ）は、変調回路４における変調処理を示しており（搬送波周波数が１３．５６ＭＨｚの場合）、図４（ｃ）は変調回路４そのものである。

一方、図５は、ＲＦＩＤタグ１３がリーダライタ１１に返す応答信号の波形（ａ）、その応答信号の復調並びに復号化の過程（ｂ，搬送波周波数が１３．５６ＭＨｚの場合）を示している。また、図５（ｃ）は、復調回路１０そのものである。こちらについても、搬送波の周波数が異なる場合でも、何れも副搬送波ｆｓをＢＰＳＫ変調した信号により搬送波ｆｃをＡＳＫ変調した信号が生成されている。図５（ｂ）に示すように、受信信号に対して同期検波を行うと復調信号が得られるが、その復調信号は位相変調されたデータと鳴っている。そして、２値化回路１１において２値化された信号が復号回路１２において復号される。
図６（ａ）は、リーダライタ１からＲＦＩＤタグ１３に送信されるデータのフレーム構成を示しており、ヘッダ、コマンド、データ、フッタによって構成されている。また、図６（ｂ）は、ＲＦＩＤタグ１３からリーダライタ１への応答データのフレーム構成を示しており、ヘッダ、ステータス、データ、フッタによって構成されている。これらは、搬送波周波数の相違にかかわらず共通となっている。

図７は、リーダライタ１側が通信処理を開始する前の制御内容を示すフローチャートである。制御回路２は、電源が投入されて制御を開始すると、ユーザが、図示しない設定スイッチによって、ＵＨＦ帯のＲＦＩＤタグ１３Ａと短波帯のＲＦＩＤタグ１３Ｂとの何れを読取り対象に設定したかに応じて、使用する搬送波周波数を決定する。即ち、制御回路２は、ＵＨＦ帯が対象の場合は（ステップＳ１，「ＹＥＳ」）切替え回路６，８に、夫々発振器５Ａ側、アンテナ９Ａ側を選択させ（ステップＳ３）、短波帯が対象の場合は（ステップＳ２，「ＹＥＳ」）発振器５Ｂ側、アンテナ９Ｂ側を選択させる（ステップＳ４）ようになっている。

図８は、リーダライタ１とＲＦＩＤタグ１３との間で行われる通信制御手順を示すシーケンス図である。リーダライタ１は、ＲＦＩＤタグ１３側に通信開始コマンドを送信し、ＲＦＩＤタグ１３がそのコマンド送信に対する応答（レスポンス）を返すと、リーダライタ１は、次にリードコマンドを送信する。すると、ＲＦＩＤタグ１３は、メモリ１８より読み出したデータを返して応答する。また、リーダライタ１は、ＲＦＩＤタグ１３に対してデータの書き込みを行う場合は、ライトコマンドを送信する。すると、ＲＦＩＤタグ１３は、前記コマンドと共に送信された書き込みデータをメモリ１８に書き込み、その書込みが終了すると応答する。

以上のように本実施例によれば、リーダライタ１及びＲＦＩＤタグ１３Ａ，１３Ｂを、ＵＨＦ帯、短波帯の搬送波周波数を使用する場合に、共通の変調方式及び符号化方式を適用するように構成した。従って、リーダライタ１は、１つの変調方式及び符号化方式、並びに復調方式及び復号化方式に対応した構成だけを備えれば良く、小型に且つ低コストで構成することができる。また、ＲＦＩＤタグ１３Ａ，１３Ｂ側も同様に、１つの変調方式及び復調方式に対応した構成だけを備えれば良く、対応する周波数帯によって異なる構成を採用する必要がない。

また、リーダライタ１とＲＦＩＤタグ１３との間で行われる通信制御手順も共通に設定したので、リーダライタ１側において通信制御を行う制御プログラムも共通に適用することができる。更に、ＲＦＩＤタグ１３Ａ，１３Ｂに内蔵されているメモリ１８Ａ，１８Ｂのアドレスのマッピングや所定データのバイト数なども共通に設定したので、ＲＦＩＤタグ１３Ａ，１３Ｂについても相違を意識することなく共通の制御プログラム２ａを適用することができる。
また、リーダライタ１においては、搬送波切替え回路６が、発振回路５Ａ，５Ｂより夫々出力される搬送波信号を切り替えて出力し、その搬送波信号を変調回路４において符号回路３で符号化された信号により変調すると、アンテナ切替え回路８及びアンテナ９を介してＲＦＩＤタグ１３側に送信する。

一方、ＲＦＩＤタグ１３による応答信号が返信されると、アンテナ９等を介して受信した信号を復調回路１０によって復調し、復調された信号を２値化回路１１で２値化すると、更に、復号回路１２で制御回路２に処理可能な形式のデータに復号する。従って、周波数が異なる搬送波信号を切り替えるだけで、送信信号の変調を共通に行なうことができる。そして、使用する搬送波周波数に応じて２つのアンテナ９Ａ，９Ｂを切り替えるので通信を良好に行うことができる。
また、復調回路を１０、搬送波切替え回路６を介して出力される搬送波信号を与えて同期検波方式により復調を行うように構成したので、搬送波周波数を切替えた場合でも共通の復調回路１０を使用することができる。

（第２実施例）
図９は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。図９に示すように、第２実施例のリーダライタ（タグリーダ）２２は、第１実施例のリーダライタ１におけるアンテナ切替え回路８及び２つのアンテナ９Ａ，９Ｂを削除し、ＵＨＦ帯，短波帯の電波信号について共通に使用できる構成のアンテナ（送受信手段）２３が接続されている。
アンテナ２３は、ＵＨＦ帯に対応するパッチアンテナ２３Ａと、短波帯に対応するコイルアンテナ２３Ｂとを、共通の給電点であるコネクタ２４に接続した構成である。斯様に構成すれば、アンテナ切替え回路８を用いることなく、異なる周波数の通信に対応することができる。

本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形が可能である。
リーダライタは、例えばＰＬＬ（Phase Locked Loop）発振回路のように１つの発振回路で複数の周波数信号を発振出力可能な回路を備えて構成しても良い。その場合、搬送波切替え回路は、その発振回路の発振周波数を切り替えるように設定を行うように構成すれば良い。
リーダライタに限ることなく、データの読み取り機能だけを備えたタグリーダに適用しても良い。
実施例で示した変調方式、復調方式、符号化方式、復号化方式は一例であり、適切な方式を選択して使用すれば良い。
搬送波の周波数帯は、ＵＨＦ帯、短波帯に限る必要はない。
通信制御手順や、ＲＦＩＤタグ側のメモリのデータ構造については、必ずしも共通化する必要はなく、それらが搬送は周波数に応じて異なる場合には、タグリーダ側における制御回路の制御プログラムを切替えて実施させるようにしても良い。

本発明の第１実施例であり、ＲＦＩＤタグ用リーダライタの電気的構成を示す機能ブロック図 （ａ），（ｂ）は、夫々ＵＨＦ帯，短波帯に対応するＲＦＩＤタグの電気的構成を示す図 （ａ），（ｂ）は、２つのＲＦタグ夫々が有するメモリのデータ構造を概念的に示す図 リーダライタが送信する信号の生成状態を示すもので、（ａ）は最終的な被変調信号波形、（ｂ）は変調回路における変調処理、（ｃ）は変調回路の実質的な構成を示す図 （ａ）はＲＦＩＤタグの応答信号の波形、（ｂ）は応答信号の復調並びに復号化の過程、（ｃ）は復調回路の実質的な構成を示す図 （ａ）リーダライタの送信データフレーム構成、（ｂ）はＲＦＩＤタグの応答データのフレーム構成を示す図 リーダライタが通信処理を開始する前の制御内容を示すフローチャート リーダライタとＲＦＩＤタグとの間で行われる通信制御手順を示すシーケンス図 本発明の第２実施例を示す図１相当図

符号の説明

図面中、１はリーダライタ（タグリーダ）、２は制御回路、３は符号回路、４は変調回路、５Ａ，５Ｂは発振器、６は搬送波切替え回路、８はアンテナ切替え回路（送受信手段）、９Ａ，９Ｂはアンテナ（送受信手段）、１０は復調回路、１１は２値化回路、１２は復号回路、１３Ａ，１３ＢはＲＦＩＤタグ、２２はリーダライタ（タグリーダ）、２３はアンテナ（送受信手段）を示す。

Claims (9)

1. 異なる搬送波周波数の電波信号に夫々対応するＲＦＩＤタグと、これらのＲＦＩＤタグと夫々対応する搬送波周波数の電波信号により通信を行いＲＦＩＤタグに記憶されているデータを読取るタグリーダとで構成されるＲＦＩＤタグシステムにおいて、
   前記タグリーダ及び前記ＲＦＩＤタグは、異なる搬送波周波数の電波信号について共通の変調方式及び符号化方式を適用するように構成されていることを特徴とするＲＦＩＤタグシステム。
2. 前記タグリーダと前記ＲＦＩＤタグとの間で行われる通信制御手順が、異なる搬送波周波数の電波信号に対応する場合について共通に設定されていることを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグシステム。
3. 前記ＲＦＩＤタグに内蔵されているメモリにおけるデータ構造は、異なる搬送波周波数の電波信号に対応するものについて共通に設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載のＲＦＩＤタグシステム。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載のＲＦＩＤタグシステムに使用されることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
5. 請求項１乃至３の何れかに記載のＲＦＩＤタグシステムに使用されることを特徴とするタグリーダ。
6. 通信制御を行う制御回路と、
   この制御回路より出力される２値化された送信データを符号化する符号回路と、
   異なる周波数の搬送波信号を出力する１つ又は複数の発振回路と、
   前記制御回路より出力される制御信号に応じて、前記発振回路より出力される搬送波信号を切り替えて出力する搬送波切替え回路と、
   この搬送波切替え回路より出力される搬送波信号を、前記符号回路で符号化された信号によって変調する変調回路と、
   この変調回路より出力される被変調信号を電波信号として送信すると共に、前記ＲＦＩＤタグによる応答信号を受信する送受信手段と、
   前記応答信号を復調する復調回路と、
   この復調回路によって復調された信号を２値化する２値化回路と、
   この２値化回路によって２値化された信号を、前記制御回路において処理可能なデータに復号する復号回路とで構成されていることを特徴とする請求項５記載のタグリーダ。
7. 前記復調回路は、前記搬送波切替え回路を介して出力される搬送波信号が与えられることで同期検波方式により復調を行うように構成されていることを特徴とする請求項６記載のタグリーダ。
8. 前記送受信手段は、前記複数の周波数の送受信に夫々対応可能な複数のアンテナで構成され、
   前記制御回路より出力される制御信号に応じて、前記複数のアンテナの何れか１つと、
   前記変調回路並びに前記復調回路との間の接続を切り替えるアンテナ切替え回路を備えることを特徴とする請求項６又は７記載のタグリーダ。
9. 前記送受信手段は、前記複数の周波数の送受信について共通に対応可能なアンテナによって構成されることを特徴とする請求項６又は７記載のタグリーダ。

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