JP2007067791A

JP2007067791A - 情報アクセス・システム、およびアクティブ型非接触情報記憶装置用の読取り書込み装置

Info

Publication number: JP2007067791A
Application number: JP2005250777A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Shiozu; 真一塩津; Isamu Yamada; 勇山田; Satoshi Inano; 聡稲野; Teru Itazaki; 輝板崎
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2007-03-15
Anticipated expiration: 2025-08-31
Also published as: JP4514676B2

Abstract

【課題】リーダ／ライタ装置への複数のＲＦＩＤタグからの応答が互いに衝突しないようにする。
【解決手段】情報アクセス・システムにおいて、読取り書込み装置(304)は、情報処理装置に接続されていて、第１の制御部(310, 326)と、その第１の制御部の制御の下で第１の周波数のＩＤ要求信号を第１の送信周期で繰り返し送信する第１の送信部(330)と、その第１の周波数と異なる第２の周波数のＲＦ信号をいつでも受信可能なように連続的な受信待ち状態をとるよう構成された第１の受信部(342)と、を具える。そのＩＤ要求信号の送信周期は、そのアクティブ型非接触情報記憶装置(202)のその第２の周波数の応答信号送信用の複数のタイムスロットのタイムスロット周期の整数倍になるよう設定されている。
【選択図】図１２

Description

本発明は、読取り／書込み装置によって非接触で情報の読み取り書き込みが可能なアクティブ型の非接触情報記憶装置に関し、特に、省電力のアクティブ型のＲＦＩＤまたは非接触ＩＣカードを読み取るためのシステムに関する。

バッテリ給電型すなわちアクティブ・タイプのＲＦＩＤタグは、商品等に取り付けられまたは人によって携帯され、それら商品および人に関するＩＤおよび情報を含む所定の周波数のＲＦ信号を送信し、そのＲＦ信号はリーダ装置によって読み取られる。その読み取られた情報はコンピュータ等によってさらに処理され、商品の流通および人の行動を監視および管理できる。バッテリ給電によるアクティブ・タイプのＲＦＩＤタグは、電力をリーダ／ライタ装置から非接触で受け取るパッシブ・タイプのＲＦＩＤタグに比べて、通信可能距離が比較的長く、実用的である。しかし、アクティブ・タイプのＲＦＩＤタグは、一定周期でＲＦ信号を送信するので、第三者によって追跡される危険性があり、セキュリティに問題がある。そのセキュリティ対策として、リーダ／ライタ装置からのタグＩＤの要求に対してのみ応答する改良型のアクティブＲＦＩＤタグがある。

特表２０００−５０９５３６号公報には、高周波識別装置が記載されている。その高周波識別装置は、レシーバと、トランスミッタと、マイクロプロセッサとを備える集積回路を有する。レシーバとトランスミッタとは、共に、アクティブ・トランスポンダを構成する。その集積回路は、好ましくは、レシーバ、トランスミッタ及びマイクロプロセッサを含むモノリシックな単一ダイ集積回路である。その装置は、電力供給を磁気結合に依存するトランスポンダの代わりにアクティブ・トランスポンダを有するので、この装置は遥かに大きな有効範囲を有する。
特表２０００−５０９５３６号公報

２０００年４月２１日付けで公開された特開２０００−１１３１３０号公報には、低消費電力のＩＣタグ検知システムが記載されている。そのシステムは、通信回路と制御部と、これらに電池から電力を供給する電源部と、計時手段と、を備え、所定の設定時刻ごとに送信を行うＩＣタグであって互いに設定時刻の異なるものを複数個備えるとともに、これらとの通信に基づいてそれぞれの有無を検知する検知機も備えていて、検知機が、通信回路を有し、その受信の有無をＩＣタグそれぞれの設定時刻ごとに逐次判別して検知を行う。検知機からの問い合わせが無いので、ＩＣタグは無駄な反応や電池消耗を回避できる。
特開２０００−１１３１３０号公報

２００１年９月１４日付けで公開された特開２００１−２５１２１０号公報には、二重リンクにおいて、両ノードの送信機に、それぞれ独立した基準発振器を必要としない周波数ロックの実現方法が記載されている。全二重リンクにおいて、受信周波数の情報を利用して、送信機の搬送周波数を同調させることによって、リンクにおける両ノードの送信周波数を同時にロックする。第一の送信機の搬送周波数におけるオフセットは、対応する第二の受信機におけるオフセットとして検出される。第二の受信機は、検出したオフセットに応じて当該送信機の搬送周波数を偏移させ、第一の送信機に検出されたオフセットを知らせる。第一の受信機において検出されたオフセットによって、当該送信機の搬送周波数が補正される。
特開２００１−２５１２１０号公報

リーダ／ライタ装置からのＩＤ要求に対してのみ応答する上述の改良型のアクティブＲＦＩＤタグは、受信回路が必要であり、送信専用のアクティブＲＦＩＤタグに比べて回路規模が大きく消費電力が大幅に増加する。

発明者たちは、リーダ／ライタ装置が異なる周波数でＲＦＩＤタグへ充分短い間隔で繰り返し送信しかつＲＦＩＤタグから連続的に受信可能な状態をとるよう構成すれば、ＲＦＩＤタグの消費電力が大幅に減少してバッテリ稼動時間を長くすることができると認識した。発明者たちは、さらに、複数のＲＦＩＤタグからの応答が互いに衝突しないようにするために、リーダ／ライタ装置の送信間隔を調整し、またはＲＦＩＤタグの送信周波数を周波数分割すればよいと認識した。

本発明の目的は、リーダ／ライタ装置への複数のＲＦＩＤタグからの応答が互いに衝突する確率を大幅に低下させることである。

本発明の特徴によれば、アクティブ型非接触情報記憶装置内の情報にアクセスするための情報アクセス・システムは、情報処理装置に接続されていて、第１の制御部と、その第１の制御部の制御の下で第１の周波数のＩＤ要求信号を第１の周期で繰り返し送信する第１の送信部と、その第１の周波数とは異なる第２の周波数のＲＦ信号をいつでも受信可能なように連続的な受信待ち状態をとるよう構成された第１の受信部と、を具える読取り書込み装置と、メモリと、第２の制御部と、バッテリと、時間を測定するタイマと、その第１の周波数のＲＦ信号をキャリア・センスして検知するよう動作する第２の受信部と、そのＩＤ要求信号を受信したときにその第２の周波数の応答信号を送信する第２の送信部と、を具えるアクティブ型非接触情報記憶装置と、を含んでいる。その第２の制御部は、その第２の受信部を、第２の周期毎の所定期間にその第１の周波数のＲＦ信号をキャリア・センスするよう制御する。その第２の受信部が或る所定期間にその第１の周波数のＲＦ信号をキャリア・センスして検知したとき、その第２の制御部は、その第２の受信部をさらにそのＩＤ要求信号を受信するよう動作させ、そのＩＤ要求信号に応答して、その第２の送信部を、そのメモリに格納されたそのアクティブ型非接触情報記憶装置のＩＤを含むその第２の周波数の応答信号を、その第２の周期より短い第３の周期の複数のタイムスロットの中からランダムに選択されたタイムスロットで送信するよう動作させる。そのＩＤ要求信号のその第１の周期はそのタイムスロットのその第３の周期の整数倍になるよう設定されている。その第２の制御部は、キャリア・センスのとき、その或る所定期間および次の所定期間においてその第２の受信部を動作状態にしかつその第２の送信部を不動作状態にし、その第２の受信部がその或る所定期間にその第１の周波数のＲＦ信号をキャリア・センスしても検知されなかったとき、そのキャリア・センスのその或る所定期間と次にキャリア・センスを行うべきその次の所定期間との間の非キャリア・センス期間において、その第２の受信部およびその第２の送信部を不動作状態を維持するよう制御する。

本発明の別の特徴によれば、アクティブ型非接触情報記憶装置内の情報にアクセスするための情報アクセス・システムは、情報処理装置に接続され、第１の制御部と、その第１の制御部の制御の下で第１の周波数のＩＤ要求信号を第１の周期で繰り返し送信する第１の送信部と、その第１の周波数とは異なる第２の周波数のＲＦ信号をいつでも受信可能なように連続的な受信待ち状態をとるよう構成された第１と第２の受信部と、を具える読取り書込み装置と、メモリと、第２の制御部と、バッテリと、時間を測定するタイマと、その第１の周波数のＲＦ信号をキャリア・センスして検知するよう動作する第３の受信部と、そのＩＤ要求信号を受信したときにその第２の周波数の応答信号を送信する第２の送信部と、を具えるアクティブ型非接触情報記憶装置と、を含んでいる。その第２の制御部は、その受信部を、第２の周期毎の所定期間にその第１の周波数のＲＦ信号をキャリア・センスするよう制御する。その第３の受信部が或る所定期間にその第１の周波数のＲＦ信号をキャリア・センスして検知したとき、その第２の制御部は、その第３の受信部をさらにそのＩＤ要求信号を受信するよう動作させ、そのＩＤ要求信号に応答して、その第２の送信部を、そのメモリに格納されたそのアクティブ型非接触情報記憶装置のＩＤを含むその第２の周波数の応答信号を、複数のタイムスロットの中からランダムに選択されたタイムスロットで送信するよう動作させる。その第２の制御部は、キャリア・センスのとき、その或る所定期間および次の所定期間においてその第３の受信部を動作状態にしかつその第２の送信部を不動作状態にし、その第３の受信部がその或る所定期間にその第１の周波数のＲＦ信号をキャリア・センスしても検知されなかったとき、そのキャリア・センスのその或る所定期間と次にキャリア・センスを行うべきその次の所定期間との間の非キャリア・センス期間において、その第３の受信部およびその第２の送信部を不動作状態を維持するよう制御する。その第１の受信部によって受信されたその第２の周波数の応答信号の受信品質が閾値より低い場合は、その後の所定の期間にわたって、その第１の制御部は、その第２の受信部を、その第１および第２の周波数とは異なる第３の周波数のＲＦ信号をいつでも受信可能なように連続的な受信待ち状態をとるよう再構成し、さらに、そのＩＤ要求信号に、そのＩＤ要求とともにその第２の周波数を表す情報とその第３の周波数を表す情報とを交互にまたは循環的に含ませる。

本発明によれば、リーダ／ライタ装置への複数のＲＦＩＤタグからの応答が互いに衝突する確率を大幅に低下させることができる。

本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図面において、同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。

図１は、従来の改良型のアクティブＲＦＩＤタグを読み取るためのリーダ／ライタ装置（Ｒ／Ｗ）とＲＦＩＤタグのタイムチャートを示している。リーダ／ライタ装置は、コマンド（ＣＭＤ）の送信とＲＦＩＤからの受信を同じ周波数チャネルで時分割的に行う。リーダ／ライタ装置は、例えば２秒といった一定の周期で例えば１００ｍｓの持続時間でＩＤ要求コマンドを送信し、残りの時間は受信待ち状態となる。

１つのリーダ／ライタ装置によって複数のＲＦＩＤタグに対応できるようにするために、各ＲＦＩＤタグは、一般的には、リーダ／ライタ装置による１回のＩＤ要求に対して、衝突回避のためにリーダ／ライタ装置へ応答送信するタイミングをランダムにずらすように構成されている。各ＲＦＩＤタグは、コマンド受信後の所定時間内のランダムに選択されたタイムスロットでリーダ／ライタ装置へ応答送信し、従って応答の衝突の確率が低減される。そのためにはリーダ／ライタ装置は受信待ちの持続時間を長くする必要がある。例えば、各ＲＦＩＤタグからのランダムなタイミングにおける応答送信のための持続時間が０〜１．５秒程度の場合、リーダ／ライタ装置は１．５秒以上の受信待ち持続時間を確保する必要がある。従って、リーダ／ライタ装置の応答送信の周期が長くなる。ＲＦＩＤタグは、リーダ／ライタ装置から送信された要求コマンドを検出するために、一定周期でキャリア・センスを行い、即ち受信ＲＦ信号の強度の検知を行い、キャリアを検知した時のみ受信処理および送信動作に移行するよう構成されている。リーダ／ライタ装置による送信の周期が２秒である場合、それを確実に検知するためには、キャリア・センス持続時間も少なくとも約２秒確保する必要がある。

通常、ＲＦＩＤタグは、キャリア・センスから次のキャリア・センスまでの間の期間は、リーダ・ライタ装置の要求が未検出のときはパワーダウン・モードへ移行し、できるだけ消費電力を削減し、バッテリ稼動時間を長くする必要がある。しかし、キャリア・センス持続時間を少なくとも約２秒確保しようとすると、パワーダウン時間をほとんど確保できなくなり、消費電力の削減も困難である。

従って、図１のアクティブＲＦＩＤタグは、リーダ／ライタ装置からの長い周期の要求コマンドに対して応答する必要があるので、キャリア・センス持続時間が長くなり、消費電力が多くなり、バッテリ稼動時間も短くなる。

図２は、さらに改良されたアクティブ型非接触情報記憶装置としてのアクティブＲＦＩＤタグ２００とリーダ／ライタ装置３００の構成を示している。アクティブ型非接触情報記憶装置として、アクティブＲＦＩＤタグ２００の代わりに、アクティブＲＦＩＤタグ２００と同様の構成を有する非接触ＩＣカードを用いてもよい。

アクティブＲＦＩＤタグ２００は、制御部２１０と、メモリ２１４と、メモリ２１４に格納されているタグＩＤ（ＩＤ＿ｔａｇ）等のデータを所定の符号化方式に従って符号化して符号化データを生成するデータ生成部２２０と、データ生成部２２０から受け取ったベースバンドの符号化データでキャリアを変調して、周波数ｆ₂または相異なる周波数ｆ_2i（ｎ＝１、２、．．．ｎ）のＲＦ信号を送信する送信部（ＴＸ）２３０と、周波数ｆ₁のＲＦ信号を受信して復調してベースバンド符号化データを生成し、受信ＲＦ信号のキャリア強度を表すデータを生成する受信部（ＲＸ）２５０と、受信部２５０から受け取った符号化データを所定の符号化方式に従って復号して復号データを生成するデータ復号部２４０と、上述のキャリア強度を表すデータに基づいて受信ＲＦ信号のキャリアの有無を判定するキャリア判定部２４６と、予め設定された時間制御シーケンスでウェイクアップ信号を生成するウェイクアップ部２７０と、送信部２３０に結合された送信アンテナ（ＡＮＴ）２８２と、受信部２５０に結合された受信アンテナ（ＡＮＴ）２８４と、各構成要素２１０〜２７０に電力を供給するバッテリ２９０と、を具えている。周波数ｆ₁およびｆ₂は、例えばそれぞれ３００ＭＨｚおよび３０１ＭＨｚである。周波数ｆ_2iは、例えば３０１ＭＨｚ、３０２ＭＨｚ、．．．．３０５ＭＨｚである。送信部（ＴＸ）２３０の送信出力は、例えば１００ｍＷである。代替構成として、アンテナ２８２と２８４は１つのアンテナであってもよい。

制御部２１０は、送信タイムスロットをランダムに選択するための乱数を発生する乱数発生部２１１と、送信周波数ｆ_2iを切り換える周波数ｆ_2i切り換え部２１２と、送信タイミングを調整するためのタイミング調整部２１３とを含んでいる。

制御部２１０は、電源投入後は常に活動状態になっていて、メモリ２１４と、データ生成部２２０と、送信部２３０と、受信部２５０と、データ復号部２４０と、キャリア判定部２４６と、ウェイクアップ部２７０とに、それぞれメモリ制御信号ＣＴＲＬ＿Ｍ、データ生成制御信号ＣＴＲＬ＿ＥＮＣ、送信制御信号ＣＴＲＬ＿ＴＸ、受信制御信号ＣＴＲＬ＿ＲＸ、データ復号制御信号ＣＴＲＬ＿ＤＥＣ、キャリア判定制御信号ＣＴＲＬ＿ＣＳおよびウェイクアップ部制御信号を供給する。制御部２１０は、プログラムに従って動作するマイクロプロセッサまたはマイクロコンピュータであってもよい。

メモリ２１４は、ＲＦＩＤタグ２００のタグＩＤ（ＩＤ＿ｔａｇ）、現在の時刻Ｔ、リーダ／ライタ装置３００によるアクセスの記録、ウェイクアップ部２７０の制御スケジュールおよび時間制御シーケンス、バッテリ２９０の現在の電力残量、キャリア・センスの周期、受信処理持続時間ｔ_TG-R、送信周期ｔ_TG-CY、送信持続時間ｔ_TG-S、等の情報を格納している。これらの情報は、制御部２１０の制御の下で格納され、更新される。制御部２１０は、定期的にまたは周期的にバッテリ２９０の供給電圧の値を検知することによってその現在の電力残量を判定して、バッテリ２９０の電力残量を表す情報をメモリ２１４に格納する。

ウェイクアップ部２７０は、時間を測定し時刻を生成するタイマ２７４を含み、ＲＦＩＤタグ２００の電源投入後は常に活動状態になっていて、タイマ２７４の時刻およびメモリ２１４から読み出した予め設定された制御スケジュールおよび時間制御シーケンスに従って例えば２秒といった所定のキャリア・センス周期でウェイクアップ信号（Wakeup）を制御部２１０に供給する。制御部２１０は、リーダ／ライタ装置３００から、制御スケジュールおよび時間制御シーケンスを修正または更新する命令と、現在の時刻Ｔと、制御スケジュールおよび時間制御シーケンスとを受信データとして受信したとき、メモリ２１４中の時刻Ｔ、制御スケジュールおよび時間制御シーケンスを修正し更新する。制御部２１０は、メモリ２１４中の時刻Ｔに基づいてタイマ２７４の時刻を修正し、タイマ２７４によって生成された現在の時刻Ｔをメモリ２１４に書き込み更新する。

データ生成部２２０は、メモリ２１４に格納されているタグＩＤ（ＩＤ＿ｔａｇ）等を含む所定のフォーマットのデータを生成して所定の符号化方式に従ってそれを符号化して送信部２３０に供給する。そのデータはバッテリ残量およびアクセス記録を含むことがある。データ復号部２４０は、受信した符号化データを所定の符号化方式に従って復号して復号データをデータ生成部２２０および制御部２１０に供給する。キャリア判定部２４６は、受信部２５０から受信ＲＦ信号キャリアの電力の強度を表すデータを受け取って受信キャリアの有無を判定してその判定結果を制御部２１０に供給する。

リーダ／ライタ装置３００は、ホスト・コンピュータ（図示せず）との間でデータを送受信する制御部３１０と、メモリ３１４と、制御部３１０から受け取ったコマンド（ＣＭＤ）等を含む所定のフォーマットのデータを生成して所定の符号化方式に従って符号化して符号化データを生成するデータ生成部３２０と、データ生成部３２０から受け取ったベースバンド符号化データでキャリアを変調して周波数ｆ₁のＲＦ信号を送信する送信部（ＴＸ）３３０と、周波数ｆ₂またはｆ₂₁〜ｆ_2nのＲＦ信号を受信するよう構成された受信部（ＲＸ）３５０と、受信部３５０から受け取った受信データを所定の符号化方式に従って復号してベースバンド符号化データを生成し、その生成した復号データを制御部３１０に供給するデータ復号部３４０と、時間を測定し時刻を生成するタイマ３７４と、送信部３３０に結合された送信アンテナ（ＡＮＴ）３８２と、受信部３５０に結合された受信アンテナ（ＡＮＴ）３８４と、を具えている。送信部（ＴＸ）３３０の送信出力は例えば１００ｍＷである。代替構成として、アンテナ３８２と３８４は１つのアンテナであってもよい。

制御部３１０は、ホスト・コンピュータからのタグＩＤ要求コマンド等のコマンドを受け取ったとき、そのようなコマンドを含むデータをデータ生成部３２０に供給する。そのデータは、ＲＦＩＤタグ２００の使用すべき送信周波数ｆ₂またはｆ_2i、基準現在の時刻Ｔ、新しいまたは更新された制御スケジュールおよび時間制御シーケンス等を含んでいてもよい。そのようなコマンドには、現在の時刻Ｔとともにタイマ２７４の時刻を修正または更新するよう命令するコマンドが含まれていてもよい。そのようなコマンドには、新しいまたは更新された制御スケジュールまたは時間制御シーケンスとともにメモリ２１４に格納されているスケジュールまたはシーケンスを修正または更新するよう命令するコマンドが含まれていてもよい。

図３Ａは、リーダ／ライタ装置３００のコマンドを含むＲＦ信号の送信処理４２のタイミングを示している。図３Ｂは、リーダ／ライタ装置３００の受信待ち状態４６および受信ＲＦ信号の受信処理４８のタイミングを示している。図３Ｃは、アクティブＲＦＩＤタグ２００のキャリア・センス５０および５２、受信ＲＦ信号の受信処理５４、および応答を含むＲＦ信号の送信処理５６のタイミングを示している。

図３Ａを参照すると、リーダ／ライタ装置３００のデータ生成部３２０は、制御部３１０から受け取ったＲＦＩＤタグに対するタグＩＤ要求コマンドを含むデータを生成しそれを所定の符号化方式に従って符号化して、符号化データを生成する。送信部３３０は、送信処理４２の連続する各タイムスロットにおいて、そのコマンドを含むＲＦ信号を充分短い間隔で繰り返し送信する。

図３Ｃを参照すると、アクティブＲＦＩＤタグ２００において、受信部２５０およびキャリア判定部２４６は、ウェイクアップ部２７４のウェイクアップ信号に従って例えば２秒といった一定の周期で例えば約１ｍｓ〜１０ｍｓの所定の持続時間で発生するキャリア・センス５０および５２のタイミングで制御部２１０によってイネーブル（活動化、enable）される。それによって、受信部２５０は受信待ち状態になり、キャリア判定部２４６は受信部２５０からの受信ＲＦ信号キャリア電力の強度を表すデータに従って受信キャリアの有無の判定を行う。ＲＦＩＤタグ２００がリーダ／ライタ装置３００に接近していないときは、キャリア判定部２４６はキャリアを検知せず（ＮＤ）、キャリアが存在しないと判定する。キャリア・センス５０相互間の期間５１において、ＲＦＩＤタグ２００は休止モードに入って、制御部２１０およびウェイクアップ部２７０だけがイネーブルまたはパワー・オン（付勢）されており、その他の構成要素２１４〜２５０はディセーブル（非活動化、disable）またはパワー・ダウン（消勢）されている。休止期間５１の時間長は、キャリア・センス期間５０の終了時点と次のキャリア・センス期間５０の開始時点との間の時間長より短くてもよい。

ＲＦＩＤタグ２００がリーダ／ライタ装置３００に接近してＲＦＩＤタグ２００の受信部２５０がＲＦ信号を受信したときに、キャリア・センス５２のタイミングでキャリア判定部２４６は、ＲＦ信号のキャリアを検知し（ＤＴ）、キャリアが存在すると判定する。そのキャリアが存在するという判定に応答して、受信部２５０およびデータ復号部２４０は直後の受信処理５４のタイミングで例えば１００ｍｓといった所定の持続時間においてイネーブルされ、受信部２５０はそのＲＦ信号を受信し復調してコマンドを含む符号化データを生成し、データ復号部２４０はそのデータを所定の符号化方式に従って復号しコマンドを取り出して制御部２１０に供給する。そのコマンドに応答して、制御部２１０は、所定期間内のランダムに選択された送信処理５６のタイミングで例えば１００ｍｓといった所定の持続時間において、データ生成部２２０および送信部２３０をイネーブルし、データ生成部２２０はメモリ２１４から取り出したタグＩＤ（ＩＤ＿ｔａｇ）を含むデータを生成して所定の符号化方式に従って符号化する。送信部２３０はそのタグＩＤを含む応答データでキャリアを変調してＲＦ信号を送信する。

図３Ｂを参照すると、リーダ／ライタ装置３００の受信部３５０は、常に受信待ち状態４６にあり、ＲＦＩＤタグ２００が接近してＲＦ信号を受信したときに、受信処理４８のタイミングにおいて受信ＲＦ信号を復調して符号化データを生成し、データ復号部３５０は符号化データを所定の符号化方式に従って復号してタグＩＤを含む応答データを再生し、その再生されたタグＩＤを制御部３１０に供給する。制御部３１０は、そのタグＩＤをホスト・コンピュータに供給する。ホスト・コンピュータは、タグＩＤを処理して、商品の流通または人を監視し管理するのに用いる。

通常、リーダ／ライタ装置３００にＲＦＩＤタグ２００が接近していない時間ははるかに長いので、アクティブＲＦＩＤタグ２００は大部分の時間期間は休止モードになる。従って、アクティブＲＦＩＤタグ２００の消費電力は大幅に低減され、バッテリ２９０の稼動時間は大幅に長くなる。

図４は、リーダ／ライタ装置３００によって実行される処理のフローチャートを示している。図５Ａおよび５Ｂは、アクティブＲＦＩＤタグ２００によって実行される処理のフローチャートを示している。

図４を参照すると、ステップ４０２において、リーダ／ライタ装置３００の制御部３１０は、ホスト・コンピュータから受け取ったタグＩＤ要求があるかどうかを判定する。タグＩＤの要求があるまでステップ４０２は繰り返される。タグＩＤの要求があると判定された場合、手順は送信処理のステップ４１２および受信処理のステップ４２２に進む。

ステップ４１２において、制御部３１０はＩＤ要求コマンドおよび関連する情報をデータ生成部３２０に供給し、データ生成部３２０はＩＤ要求コマンドを含むデータを生成してその生成データを、例えばＮＲＺ（Non Return to Zero）符号化法またはマンチェスタ符号化法等の所定の符号化方式に従って符号化し、送信部３３０は、図３Ａの送信処理４２のタイミングでその符号化データでキャリアを変調して周波数ｆ₁のＲＦ信号を送信する。制御部３１０は、ＩＤ要求コマンド中にそのＩＤ要求コマンドに対する応答の送信周波数ｆ₂または可変送信周波数ｆ_2iを指定するデータ、その可変送信周波数ｆ_2iを使用すべき時刻またはタイムスロットを表すデータ、現在の時刻Ｔを表すデータ、制御スケジュールおよび時間制御シーケンスを含ませてもよい。

リーダ／ライタ装置３００はその周波数ｆ_2iを時分割で複数の送信周期ｔ_RW-CYにおける複数コマンド毎に（例えば、少なくとも１つのキャリア・センス周期分の数の送信周期ｔ_RW-CYにおける複数コマンド毎に）変更するようにしてもよい。それによって、複数のＲＦＩＤタグが同時に存在する場合でも、ＲＦＩＤタグからの応答送信が衝突する確率が減り、リーダ／ライタ装置３００で同時に識別できるＲＦＩＤタグの数を増大させることができる。

ステップ４１８において制御部２１０はデータ送信を終了すべきかどうかを判定する。終了すると判定された場合は、手順はこのルーチンを出る。データ送信を継続すると判定された場合は、手順はステップ４１２に戻る。図３Ａでは、データ送信は繰り返し継続される。

図５Ａを参照すると、ステップ５０２において、ＲＦＩＤタグ２００が起動されたとき、制御部２１０およびウェイクアップ部２７０がイネーブルされる。ＲＦＩＤタグ２００がいったん起動されると、制御部２１０およびウェイクアップ部２７０は常にイネーブルされて活動状態にある。ウェイクアップ部２７０は、タイマ２７４および時間制御シーケンスに従って、所定の周期で受信ＲＦ信号のキャリア・センスを行うタイミングを表すウェイクアップ信号を制御部２１０に供給する。ステップ５０４において、制御部２１０は、ウェイクアップ部２７０から受け取ったウェイクアップ信号がオン状態（ＯＮ）を示しているかどうかを判定する。制御部２１０は、ウェイクアップ信号がオン状態になるまでステップ５０４を繰り返す。

ステップ５０４においてウェイクアップ信号がオン状態（ＯＮ）を示していると判定された場合、ステップ５０６において、制御部２１０は、例えば約１ｍｓ〜１０ｍｓのような短い持続時間の期間だけ受信部２５０およびキャリア判定部２４６をイネーブルする。受信部２５０はＲＦ信号の受信待ち状態となり、キャリア判定部２４６は受信部２５０から受け取った受信キャリア電力を表すデータに基づいて受信ＲＦ信号のキャリアの存在を判定して、その判定結果を制御部２１０に供給する。ステップ５０８において、制御部２１０は、その判定結果に従ってキャリアが検知されたかどうかを判定する。キャリアが検知されなかったと判定された場合は、ステップ５０９において制御部２１０は受信部２５０およびキャリア判定部２４６をディセーブル（非可動化）する。その後、手順はステップ５３０に進む。

ステップ５０８においてキャリアが検知されたと判定された場合は、ステップ５１０において、制御部２１０は、キャリア判定部２４６をディセーブルし、さらに例えば１００ｍｓ〜２００ｍｓといった所定の持続時間において受信部２５０をイネーブルしたまま、リーダ／ライタ装置３００からコマンドを含む周波数ｆ₁のＲＦ信号を受信して（図３Ｃ、受信５４）、受信ＲＦ信号を復調する。ステップ５１２において、制御部２１０は、受信部２５０によるＲＦ信号の受信が完了したかどうかを判定する。ステップ５１２はＲＦ信号の受信が完了するまで繰り返される。

ステップ５１２においてＲＦ信号の受信が完了したと判定された場合は、ステップ５１４において、制御部２１０はデータ復号部２４０をイネーブルし、データ復号部２４０は制御部２１０の制御の下で受信部２５０から受信データを受け取ってそれを所定の符号化方式に従って復号する。ステップ５１５において、制御部２１０は受信部２５０をディセーブルする。

図５Ｂを参照すると、ステップ５２２において、制御部２１０は、データ復号部２４０からＩＤ要求コマンドを含む復号データを受け取り、復号データに含まれている受信コマンドを処理し、リーダ／ライタ装置３００によるアクセスの記録をメモリ２１４に格納する。受信データ中に時刻修正コマンドおよび現在の時刻Ｔが含まれていた場合は、制御部２１０は、ウェイクアップ部２７０のタイマ２７４の時刻をその時刻Ｔに修正または更新する。

ステップ５２４において、制御部２１０は復号部２４０をディセーブルし、そのＩＤ要求コマンドに従って、所定の期間（例えば５００ｍｓ）内の所定数のタイムスロット（例えば１００ｍｓの幅の５つのタイムスロット）の中の乱数に従って選択された１つのタイムスロットにおいてデータ生成部２２０および送信部２３０をイネーブルする。その乱数は、乱数発生部２１１によって発生される。その選択されたタイムスロットが図３Ｃの送信処理５６のタイミングである。データ生成部２２０は、メモリ２１４から読み出したＲＦＩＤタグ２００のタグＩＤ（ＩＤ＿ｔａｇ）を含むデータを所定の符号化方式に従って符号化して送信部２３０に供給する。送信部２３０は、タグＩＤを含むデータでキャリアを変調して、所定のまたは指定された周波数ｆ₂またはｆ_2iのＲＦ信号をアンテナ２８４を介して送信する。周波数ｆ_2iの切り換えは、制御部２１０の周波数ｆ_2i切り換え部２１２によって行われる。タイミング調整部２１３は、複数のタイムスロットの周期を所定周期になるように調整する。

ステップ５２９において、制御部２１０は、データ生成部２２０および送信部２３０をディセーブルする。ステップ５３０において、制御部２１０は、ＲＦＩＤタグ２００を休止モードにする。休止モードにおいて、基本的に制御部２１０およびウェイクアップ部２７０だけがイネーブルされた状態を維持し、その他の構成要素２１４〜２５０はディセーブルされた状態になる。

再び図４を参照すると、ステップ４２２において、制御部３１０は受信部３５０をイネーブルして受信待ち状態にする。受信部３５０は周波数ｆ₂のＲＦ信号の受信を待って（受信待ち４６）、ＲＦ信号を受信する（受信処理４８）。ステップ４２４において、制御部３１０は受信部３５０がＲＦ信号の受信を完了したかどうかを判定する。受信が完了するまでステップ４２４は繰り返される。受信が完了したと判定された場合は、ステップ４２６において、受信部３５０は受信データをデータ復号部３４０に供給する。データ復号部３４０は受信データを所定の符号化方式に従って復号して応答データを再生し、データを受信したことおよびその応答データを制御部２１０およびデータ生成部２２０に供給する。

ステップ４３２において、制御部３１０はその復号データをホスト・コンピュータに送出する。ステップ４３６において制御部３１０はデータ受信待ちを終了するかどうかを判定する。終了すると判定された場合は、手順はこのルーチンを出る。データ送信を継続すると判定された場合は、手順はステップ４２２に戻る。図３Ｂでは、データ受信待ちは繰り返し継続される。

このように、リーダ／ライタ装置３００は送信を充分短い間隔で繰り返し行い常に受信待ち状態にあるので、ＲＦＩＤタグ２００のキャリア・センス時間を大幅に減らすことができる。例えば入出管理などにおけるように１日に数回しか送受信を行わず、動作時間のほとんどがキャリア・センスである場合は、ＲＦＩＤタグ２００全体の消費電力は、全体の消費電力を大幅に削減できる。

メモリ２１４に格納される制御スケジュールとして、休日および平日の夜間（例えば、６：００ｐｍ〜６：００ａｍ）の所定の時刻と所定の時刻の間の時間期間を指定し、平日の昼間（例えば、６：００ａｍ〜６：００ｐｍ）の所定の時刻と所定の時刻の間の時間期間を指定してもよい。この場合、ウェイクアップ部２７０は、その休日および夜間においてウェイクアップ信号を発生せず、従ってＲＦＩＤタグ２００は休止モードになってキャリア・センスを全く行わず、一方、その平日の昼間において所定の周期（例えば１秒）で、キャリア・センスを行う。

ウェイクアップ部２７０は、制御部２１０の制御の下で、メモリ２１４に格納されたバッテリ２９０の電力の残量に従ってウェイクアップ信号を発生させてもよい。この場合、バッテリ残量が充分であるときは、比較的短い周期で（例えば１秒）キャリア・センスを行い、残量が閾値より低くなったときは、比較的長い周期で（例えば２秒）キャリア・センスを行うようにしてもよい。ＲＦＩＤタグ２００の応答データ中にバッテリ残量を含ませ、リーダ／ライタ装置３００経由でホスト・コンピュータへ通知し、ホスト・コンピュータによってユーザに対するバッテリ切れの警告を表示するよう構成してもよい。

上述のようにリーダ／ライタ装置によるアクセスの記録をメモリ２１４に格納するようにしたことによって、リーダ／ライタ３００以外の別のリーダ／ライタによって不正にアクセスされた場合にも、ログが記録されるので、リーダ／ライタ３００によってそのアクセス記録を読み取り、ホスト・コンピュータによって解析することによって不正なアクセスを発見することができる。

図６は、図２の構成を変形したより安全なアクティブＲＦＩＤタグ２０２とリーダ／ライタ装置３０２の構成を示している。この実施形態においては、ＲＦＩＤタグ２０２とリーダ／ライタ装置３０２の間で送信データは暗号化され、受信データは暗号解読されて認証に用いられる。

ＲＦＩＤタグ２０２は、図２のＲＦＩＤタグ２００におけるデータ生成部２２０の代わりにデータ生成部２２２を具え、図２のデータ復号部２４０の代わりにデータ復号部２４２を具えている。ＲＦＩＤタグ２０２のメモリ２１４は、タグＩＤ（ＩＤ＿ｔａｇ）に加えて、認証用の現在の時刻Ｔ、認証用のシステムＩＤ（ＩＤ＿ｓｙｓｔｅｍ）および暗号鍵／復号鍵Ｋｅを格納しており、データ生成部２２２およびデータ復号部２４２にそれらの情報を供給する。その認証用の現在の時刻Ｔ、認証用のシステムＩＤおよび暗号鍵／復号鍵Ｋｅは、リーダ／ライタ装置３０２によって予めＲＦＩＤタグ２０２に送信され、制御部２１０によってメモリ２１４に予め書き込まれる。データ生成部２２２は、メモリ２１４に格納されている暗号鍵Ｋｅを用いて所定の暗号方式に従って送信データを暗号化する暗号化部２２４を含んでいる。データ復号部２４２は、受信データを所定の暗号方式に従って暗号鍵／復号鍵Ｋｅを用いて解読する解読部２４４を含んでいる。ＲＦＩＤタグ２０２のその他の構成はＲＦＩＤタグ２００と同様であり、再び説明することはしない。システムＩＤは、リーダ／ライタ装置３０２とＲＦＩＤタグ２０２等の複数のＲＦＩＤタグで構成される同じグループによって共有される共通のＩＤを表している。ここでは、所定の暗号方式を共通鍵暗号方式として説明するが、公開鍵暗号方式であってもよい。

リーダ／ライタ装置３０２は、図２のリーダ／ライタ装置３００におけるデータ生成部３２０の代わりにデータ生成部３２２を具え、図２のデータ復号部３４０の代わりにデータ復号部３４２を具えている。リーダ／ライタ装置３０２のメモリ３１４は、認証用の現在の時刻Ｔ、認証用のシステムＩＤ（ＩＤ＿ｓｙｓｔｅｍ）および暗号鍵／復号鍵Ｋｅを格納している。データ生成部３２４は、メモリ３１４に格納されている所定の暗号方式に従って暗号鍵Ｋｅを用いて送信データを暗号化する暗号化部３２２を含んでいる。データ復号部３４２は、所定の暗号方式に従って暗号鍵／復号鍵Ｋｅを用いて受信データを解読する解読部３４４を含んでいる。リーダ／ライタ装置３０２のその他の構成はリーダ／ライタ装置３００と同様であり、再び説明することはしない。

図７Ａは、リーダ／ライタ装置３０２のＩＤ要求コマンド（ＣＭＤ）を含むＲＦ信号の送信処理４２のタイミングを示している。図７Ｂは、リーダ／ライタ装置３０２の受信待ち状態４６および受信ＲＦ信号の受信処理４８のタイミングを示している。図７Ｃは、アクティブＲＦＩＤタグ２０２のキャリア・センス５０、５２および５３、受信ＲＦ信号の受信処理５４および５５、および認証成功の場合における応答を含むＲＦ信号の送信処理５６のタイミングを示している。

図７Ａを参照すると、リーダ／ライタ装置３００のデータ生成部３２０は、制御部３１０から受け取ったＲＦＩＤタグに対するタグＩＤ要求コマンドを含むデータを生成しそれを所定の符号化方式に従って符号化して、符号化された暗号データを生成する。リーダ／ライタ装置３００のその他の送信の動作は図３Ａの場合と同様である。

図７Ｃを参照すると、アクティブＲＦＩＤタグ２０２において、受信部２５０およびキャリア判定部２４６の動作は、図３Ｃの場合と同様であり、受信部２５０およびキャリア判定部２４６は、ウェイクアップ部２７４のウェイクアップ信号に従って一定の周期で所定の持続時間で発生するキャリア・センス５０、５２および５３のタイミングで制御部２１０によってイネーブルされて、受信部２５０は受信待ち受け状態になる。

キャリア判定部２４６によるキャリアが存在するという判定（ＤＴ）に応答して、受信部２５０およびデータ復号部２４２は直後の受信処理５４および５５のタイミングで所定の持続時間においてイネーブルされ、受信部２５０はそのＲＦ信号を受信し復調してコマンドを含む符号化された暗号データを生成し、データ復号部２４０はそのデータを所定の符号化方式に従って復号し暗号データを所定の暗号方式に従って暗号鍵／復号鍵Ｋｅを用いて解読してコマンドを取り出して制御部２１０に供給する。そのコマンドに応答して、制御部２１０は、そのコマンドに含まれている時刻ＴおよびシステムＩＤを用いてリーダ／ライタ装置３０２を認証する。

認証が成功した場合は、所定期間内のランダムに選択された送信処理５６のタイミングで所定の持続時間において、データ生成部２２２および送信部２３０をイネーブルし、データ生成部２２２は、メモリ２１４から取り出したタグＩＤ（ＩＤ＿ｔａｇ）、時刻ＴおよびシステムＩＤ（ＩＤ＿ｓｙｓｔｅｍ）を含むデータを、所定の暗号方式に従って暗号鍵Ｋｅを用いて暗号化し、その暗号データを所定の符号化方式に従って符号化する。送信部２３０はその暗号化されたタグＩＤを含む応答データでキャリアを変調してＲＦ信号を送信する。認証が失敗した場合は、データを生成および送信することなく処理を終了する。

図７Ｂを参照すると、リーダ／ライタ装置３０２の受信部３５０は、常に受信待ち状態４６にあり、ＲＦＩＤタグ２０２が接近してＲＦ信号を受信したときに、受信処理４８のタイミングにおいて受信ＲＦ信号を復調して符号化された暗号データを生成し、データ復号部３５０は符号化された暗号データを所定の符号化方式に従って復号し、その復号された暗号データを、所定の暗号方式に従って暗号鍵／復号鍵Ｋｅを用いて解読してタグＩＤを含む応答データを再生し、その再生された応答を制御部３１０に供給する。その受信再生された応答に応答して、制御部３１０は、その応答に含まれている時刻ＴおよびシステムＩＤを用いてＲＦＩＤタグ２０２を認証し、そのタグＩＤをホスト・コンピュータに供給する。

このように、通常、リーダ／ライタ装置３０２およびＲＦＩＤタグ２０２が送信データを暗号化し、時刻ＴおよびシステムＩＤを用いて相互認証を行うことによって、リーダ／ライタ装置３０２およびＲＦＩＤタグ２０２によって送信されるデータが、第三者に傍受されても、そのデータを不正に使用される危険性がなくなる。従って、リーダ／ライタ装置３０２およびＲＦＩＤタグ２０２の安全性が高くなる。

図８は、リーダ／ライタ装置３０２によって実行される処理のフローチャートを示している。図９Ａおよび９Ｂは、アクティブＲＦＩＤタグ２０２によって実行される処理のフローチャートを示している。

図８を参照すると、ステップ４０２は図４のものと同じであり、再び説明することはしない。ステップ４１４において、制御部２１０はＩＤ要求コマンドをデータ生成部３２２に供給する。データ生成部３２２は、制御部３１０から受け取ったＩＤ要求コマンド、およびメモリ３１４から取り出した現在の時刻ＴおよびシステムＩＤ（ＩＤ＿ｓｙｓｔｅｍ）を含むデータを、例えばＤＥＳ（Data Description Standard）、トリプルＤＥＳまたはＡＥＳ（Advanced Encryption Standard）等の所定の暗号方式に従って、メモリ３１４から取り出した暗号鍵Ｋｅを用いて暗号化し、その暗号化データを符号化して符号化データを生成する。送信部３３２は、その暗号化データでキャリアを変調して周波数ｆ₁のＲＦ信号を送信する（図７Ａ、送信処理４２）。ステップ４１８は図４と同じであり、再び説明することはしない。

図９Ａを参照すると、ステップ５０２〜５１５は図５のものと同様であり、再び説明することはしない。

図９Ｂを参照すると、ステップ５１６において、制御部２１０の制御の下で、メモリ２１４から取り出した暗号鍵／復号鍵Ｋｅを用いて復号データを所定の暗号方式に従って解読し、解読されたコマンド、タグＩＤ（ＩＤ＿ｔａｇ）、時刻Ｔ、システムＩＤ（ＩＤ＿ｓｙｓｔｅｍ）を含むデータを制御部２１０に供給する。そのデータは、制御スケジュールおよび時間制御シーケンスを含んでいてもよい。制御部２１０は、そのデータを受け取った後、暗号解読された時刻ＴおよびシステムＩＤとメモリ２１４に格納されている時刻ＴおよびシステムＩＤとを比較することによって、両者が一致するかどうかを判定し、それによってリーダ／ライタ装置３０２の認証を行う。

ステップ５１８において、制御部２１０は認証が成功したかどうかを判定する。認証が失敗したと判定された場合は、ステップ５２０において、制御部２１０はデータ復号部２４２をディセーブルする。その後、手順は図９Ｂのステップ５３０に進む。

ステップ５１８において認証が成功したと判定された場合は、ステップ５２２において、制御部２１０は、データ復号部２４０からＩＤ要求コマンドを含む暗号解読されたデータを受け取り、その解読データに含まれている解読された受信コマンドを処理し、リーダ／ライタ装置３００によるアクセス記録をメモリ２１４に格納する。

ステップ５２６において、制御部２１０は、そのＩＤ要求コマンドに従って、所定の期間内の所定数のタイムスロットの中の乱数に従ってランダムに選択された１つのタイムスロットにおいてデータ生成部２２２および送信部２３０をイネーブルする。その選択されたタイムスロットが図７Ｃの送信処理５６のタイミングである。データ生成部２２２は、メモリ２１４から読み出したＲＦＩＤタグ２０２のタグＩＤ（ＩＤ＿ｔａｇ）、時刻ＴおよびシステムＩＤ（ＩＤ＿ｓｙｓｔｅｍ）を含むデータを、所定の暗号方式に従って暗号鍵Ｋｅを用いて暗号化し、その暗号データを所定の符号化方式に従って符号化して送信部２３０に供給する。送信部２３０は、その符号化暗号データでキャリアを変調して、周波数ｆ₂のＲＦ信号をアンテナ２８４を介して送信する（図７Ｃ、送信５６）。ステップ５２８および５３０は、図５のものと同様であり、再び説明することはしない。

再び図８を参照すると、ステップ４２２〜４２４は図４のものと同様であり、再び説明することはしない。ステップ４２８において、受信部３５０は受信データをデータ復号部３４２に供給する。データ復号部３４２は受信データを所定の符号化方式に従って復号し、その復号データを所定の暗号方式に従って暗号解読して、そのデータを受信したことおよびその解読データを制御部２１０およびデータ生成部２２２に供給する。制御部３１０は、暗号解読された時刻ＴおよびシステムＩＤとメモリ３１４に格納されている時刻ＴおよびシステムＩＤとを比較することによって、一致するかどうかを判定し、それによってＲＦＩＤタグ２０２の認証を行う。ＲＦＩＤタグ２０２の制御部２１０およびリーダ／ライタ装置３０２の制御部３１０において、受信した時刻Ｔと格納されていた時刻Ｔとの間に所定の範囲内の誤差（例えば±０．５秒）があった場合にも、両者は一致すると判定してもよい。

ステップ４３０において、制御部３１０は認証が成功したかどうかを判定する。認証が失敗したと判定された場合は、手順はステップ４２２に戻る。認証が成功したと判定された場合は、手順はステップ４３２に進む。ステップ４３６は、図４のものと同様であり、再び説明することはしない。

図１０は、リーダ／ライタ装置３００または３０２が並行して複数の或るＲＦＩＤタグ１−１、１−２、１−３、２−１、２−２および２−３のＩＤを含む情報を読み取る場合を示している。図１１は、リーダ／ライタ装置３００または３０２、およびＲＦＩＤタグ２００または２０２と同様の構成を有する複数のＲＦＩＤタグ１−１、１−２、１−３、２−１、２−２および２−３の送信および受信のタイミングを示している。この場合、より多くのＲＦＩＤタグ１−１〜２−３が、リーダ／ライタ装置３００または３０２の通信可能範囲内に存在して、リーダ／ライタ装置３００または３０２からのタグＩＤ要求コマンドの受信に応答して、複数の送信タイムスロット中からランダムに選択された送信タイムスロットでＩＤおよびデータを送信する。ＲＦＩＤタグ１−１〜２−３は動作特性が同じである。ＲＦＩＤタグ１−１、１−２および１−３は、同じコマンドＣＭＤに応答するので、複数の応答送信タイムスロットのタイミングは一致している。ＲＦＩＤタグ１−１、１−２および１−３は、次の同じコマンドＣＭＤに応答するので、複数の応答送信タイムスロットのタイミングは一致している。しかし、リーダ／ライタ装置３００または３０２のタグＩＤ要求コマンドの送信間隔が短いので、ＲＦＩＤタグ１−１〜１−３とＲＦＩＤタグ２−１〜２−３の応答送信タイムスロット間に位相φが存在し互いに部分的にオーバラップして応答が衝突する確率が高くなる。

発明者たちは、アクティブＲＦＩＤタグ１−１〜１−３および２−１〜２−３の送信タイムスロットのタイミングを互いに合うようにするために、上述の改良されたリーダ／ライタ装置３００または３０２のコマンド送信周期を調整し、および／または、ＲＦＩＤタグの応答間に衝突が生じている可能性が高い場合にアクティブＲＦＩＤタグ１−１〜１−３と２−１〜２−３の送信周波数チャネルとして、即ちリーダ／ライタ装置３００または３０２の受信周波数チャネルとして２つの周波数ｆ₂およびｆ₃を使用することによって、そのような衝突が生じる確率を減らすことができると、認識した。

図１２は、本発明の実施形態によるリーダ／ライタ装置３０４の構成を示している。リーダ／ライタ装置３０４は、リーダ／ライタ装置３０２の構成要素に加えて、さらにリーダ／ライタ装置３０４におけるタグＩＤ要求コマンドの送信周期およびタイミングを調整するタイミング制御部３２６を具えている。タイミング制御部３２６は、制御部２１０の一部として構成してもよい。構成要素３１０〜３２４、および３３０〜３８４は図６のリーダ／ライタ装置３０２のものと同様であり、再び説明することはしない。但し、この場合、メモリ３１４には、さらにＲＦＩＤタグ１−１〜１−３のタグ応答送信周期ｔ_TG-CYが格納されている。

図１３Ａは、リーダ／ライタ装置３０４によるＩＤ要求コマンドＣＭＤを含むデータを搬送するＲＦ信号の送信タイミングを示している。図１３Ｂは、リーダ／ライタ装置３０４によるタグＩＤを含む応答データを搬送するＲＦ信号の受信のタイミングを示している。図１３Ｃは、アクティブＲＦＩＤタグ２０２と同様の構成を有する複数のＲＦＩＤタグ１−１、１−２、１−３、２−１、２−２および２−３のＲＦ信号の受信処理、およびタグＩＤを含む応答データを搬送するＲＦ信号の送信のタイミングを示している。

図１３Ａ〜１３Ｃにおいて、リーダ／ライタ装置３０４のコマンド送信周期をｔ_RW-CYおよび送信コマンド持続時間をｔ_RW-Q、およびＲＦＩＤタグ１−１〜２−３のコマンド受信持続時間をｔ_TG-R、応答送信タイムスロット周期をｔ_TG-S-CYおよび応答送信タイムスロット持続時間をｔ_TG-Sと表している。ここで、
送信コマンド持続時間ｔ_RW-Q＝コマンド受信持続時間ｔ_TG-Rであり、
コマンド送信周期ｔ_RW-CY≧送信コマンド持続時間ｔ_RW-Q、
応答送信タイムスロット周期ｔ_TG-S-CY≧応答送信タイムスロット持続時間ｔ_TG-S、
である。リーダ／ライタ装置３０４の受信部３５０は常に受信待ち状態にあるので、リーダ／ライタ装置３０４の受信部３５０の応答の受信タイミングの位相と送信部３３０の後のコマンドの送信タイミングの位相とを同期させる必要はなく、即ち送信部３３０の送信コマンドの位相とＲＦＩＤタグ１−１〜２−３（３０４）の送信部２３０のいずれかの応答送信タイムスロットの位相とが一致している必要はない。送信コマンド持続時間ｔ_RW-Qをコマンド送信周期ｔ_RW-CYより幾分か短く、例えばコマンド送信周期ｔ_RW-CYの９５％と設定することによって、異なるＲＦＩＤタグの隣接タイムスロットにおける衝突の可能性をより低くすることができる。

ＲＦＩＤタグ１−１〜１−３の応答送信タイムスロットとＲＦＩＤタグ２−１〜２−３の応答送信タイムスロットの間に位相差がなく（φ＝０）それらのタイミングが互いに一致するようにするには、コマンド送信周期ｔ_RW-CYを応答送信タイムスロット周期ｔ_TG-S-CYの正の整数倍に設定すればよい。即ち、次の式を満たすように、リーダ／ライタ装置３０４の送信部３３０、およびＲＦＩＤタグ１−１〜２−３（３０４）の送信部２３０の動作タイミングを設定する。
ｔ_RW-CY＝ｍ×ｔ_TG-S-CY
ここで、ｍは正の整数である。

このようにして、リーダ／ライタ装置３０４の送信部３３０は、図８のステップ４１４において、コマンド送信周期ｔ_RW-CY＝ｍ×ｔ_TG-S-CYとなる送信タイミングでコマンドを送信する。従って、ＲＦＩＤタグ１−１〜１−３の応答送信タイムスロットの位相とＲＦＩＤタグ２−１〜２−３の応答送信タイムスロットのいずれかのタイムスロットの位相を一致させることができる。換言すれば、ＲＦＩＤタグ１−１〜１−３のｍ＋１番目またはｍ・ｎ＋１番目（ｎは正の整数）の応答送信タイムスロットの開始点においてＲＦＩＤタグ２−１〜２−３の１番目の応答送信タイムスロットが開始する。但し、幾つかのＲＦＩＤタグ１−１〜１−３（または２−１〜２−３）がランダムに選択されたタイムスロットで応答を送信した結果として、同じタイミングで応答が送信されて応答の衝突を生じることは許容される。このような衝突の発生確率は、送信タイムスロットが時間的に互いに部分的にオーバラップして応答の衝突を生じさせる確率より充分低いと考えられる。

図１４は、本発明の別の実施形態によるリーダ／ライタ装置３０６の構成を示している。リーダ／ライタ装置３０６は、さらに、アンテナ（ＡＮＴ）３８５を有するスペース・ダイバシティおよび周波数ダイバシティ用の受信部（ＲＸ）３５２と、受信部３５２の受信周波数チャネルを切り換えるスイッチ（ＳＷ）３５６と、を具えている。スイッチ３５６は、制御部３１０の一部として構成してもよい。構成要素３１０〜３５０、および３５６〜３８４は図１２のリーダ／ライタ装置３０４のものと同様であり、再び説明することはしない。但し、図１２Ａ〜１２Ｃに示されているようなタイミング調整を行わない場合は、リーダ／ライタ装置３０６はタイミング制御部３２６を具えていなくてもよい。リーダ／ライタ装置３０６は、応答信号の受信品質が閾値より低く、例えば受信エラー・レートが閾値Ｅｔｈより高くなって複数のＲＦＩＤタグ１−１〜１−３と２−１〜２−３の応答の間に衝突が生じたと推定される場合に、タグＩＤ要求コマンドに含まれるＲＦＩＤタグによって使用されるべき送信周波数ｆ_2iを交互または循環的に変化させ、受信部３５０および３５２の構成をスペース・ダイバシティ構成から周波数ダイバシティ構成に切り換える。

図１５Ａは、リーダ／ライタ装置３０６のＩＤ要求コマンドＣＭＤを含むデータを搬送するＲＦ信号の送信タイミングを示している。図１５Ｂは、リーダ／ライタ装置３０６のタグＩＤを搬送する受信ＲＦ信号の受信のタイミングを示している。図１５Ｃは、アクティブＲＦＩＤタグ２０２と同様の構成を有する複数のＲＦＩＤタグ１−１、１−２、１−３、２−１、２−２および２−３のＲＦ信号の受信処理、およびタグＩＤを含む応答データを搬送するＲＦ信号の送信のタイミングを示している。

図１５ＡにおいてタグＩＤ要求コマンドＣＭＤの下の括弧（）内の周波数ｆ₂およびｆ₃は、タグＩＤ要求コマンドに含まれるＲＦＩＤタグが使用すべき送信周波数チャネルを示している。図１５Ｃの左半分に示されているように、リーダ／ライタ装置３０６は通常ＲＦＩＤタグが使用すべき送信周波数として１つの周波数ｆ₂を指定する。ＲＦＩＤタグ１−１〜１−３は最初のタグＩＤ要求コマンドＣＭＤ（ｆ₂）に応答してランダムに選択された送信タイムスロットで応答Ｔを送信し、ＲＦＩＤタグ２−１〜２−３は次のコマンドＣＭＤ（ｆ₂）に応答してランダムに選択された送信タイムスロットで応答Ｔを送信する。図１１の場合と同様に、リーダ／ライタ装置３０６の通信可能範囲に位置するＲＦＩＤタグ１−１〜２−３の数が多くなると、応答送信タイムスロットが互いに部分的にオーバラップしているので、ＲＦＩＤタグ１−３と２−３の応答、ＲＦＩＤタグ１−１と２−２の応答、ＲＦＩＤタグ１−２と２−１の応答が衝突し、それによってリーダ／ライタ装置３０６の受信データ・エラー・レート（誤り率）が閾値Ｅｔｈより大きくなる。この場合には、リーダ／ライタ装置３０６はコマンドＣＭＤにおいてＲＦＩＤタグ１−１〜２−３が使用すべき送信周波数として２つの周波数ｆ₂およびｆ₃を交互に指定する。このようにして、リーダ／ライタ装置３０６はスペース・ダイバシティ構成から周波数ダイバシティ構成に変更される。代替構成として、リーダ／ライタ装置３０６はコマンドＣＭＤにおいてＲＦＩＤタグ１−１〜２−３が使用すべき送信周波数として３つ以上の周波数ｆ₂、ｆ₃、ｆ₄・・・を循環的に指定してもよい。

その後、ＲＦＩＤタグ１−１〜１−３は、送信周波数ｆ₂を指定するコマンドＣＭＤ（ｆ₂）を受信し、次いでＲＦＩＤタグ２−１〜２−３は、送信周波数ｆ₃を指定するコマンドＣＭＤ（ｆ₃）を受信し、従って、ＲＦＩＤタグ１−１〜１−３は送信周波数ｆ₂で応答を送信し、これが受信部３５０によって受信され、ＲＦＩＤタグ２−１〜２−３は送信周波数ｆ₃で応答を送信し、これが受信部３５２によって受信される。従って、ＲＦＩＤタグ１−１〜１−３とＲＦＩＤタグ２−１〜２−３の応答送信が衝突する確率が低減される。

図１６は、リーダ／ライタ装置３０６によって実行される、受信処理のフローチャートを示している。図１６のフローチャートは図８の破線で囲まれた部分の代替構成である。ステップ４２２〜４２８、４３０、４３２および４３６は、図１６のものと同様である。初期状態では、図８のステップ４１４において、コマンドＣＭＤに含まれる周波数ｆ_2iは１つの周波数ｆ₂のみが設定される。

ステップ４２８の後のステップ４４０において、制御部３１０は、受信エラー・レートが閾値Ｅｔｈより小さいかどうかを判定する。受信エラー・レートが閾値Ｅｔｈより小さいと判定された場合は、手順はステップ４３０に進む。受信エラー・レートが閾値Ｅｔｈより小さいくないと判定された場合は、ステップ４４２において、制御部３１０は、コマンド（図１６のステップ４１４）において指定する送信周波数チャネルを周波数ｆ_i＝ｆ₂から異なる２つの周波数ｆ_i＝ｆ₂およびｆ₃に変更し、受信部３５０および３５２の受信周波数を周波数ｆ₂およびｆ₃にそれぞれ設定する。次いで、制御部３１０は、チャネル・フラグＣＨ＿ＦＬＧを、２つのチャネルの使用を表す１に設定する。制御部３１０は、さらに、異なる２つの周波数ｆ₂およびｆ₃を含む応答受信の計数値Ｃｏｕｎｔを整数ｂ（ｂ≧１）に設定する。それによって、データ生成部３２２はコマンドＣＭＤに含めるＲＦＩＤタグの送信周波数ｆ_iを交互にｆ₂およびｆ₃に設定する。その後、手順はステップ４２２に戻る。

ステップ４３２の後のステップ４５４において、制御部３１０は、ステップ４４２において設定したチャネル・フラグＣＨ＿ＦＬＧが１つのチャネルの使用を表す０（ゼロ）に等しいかどうかを判定する。チャネル・フラグが０であると判定された場合は、手順はステップ４３６に進む。

ステップ４５４においてチャネル・フラグＣＨ＿ＦＬＧが０でないと判定された場合は、ステップ４５６において、制御部３１０は、計数値Ｃｏｕｎｔから１を減算する。ステップ４５８において、制御部３１０は、計数値Ｃｏｕｎｔが０に等しいかどうかを判定する。計数値Ｃｏｕｎｔが０でないと判定された場合は、手順はステップ３４６に進む。計数値Ｃｏｕｎｔが０に等しいと判定された場合は、ステップ４６０において、制御部３１０は、ステップ４４２とは逆に、コマンド（図１６のステップ４１４）において指定する送信周波数チャネルを異なる２つの周波数ｆ_i＝ｆ₂およびｆ₃から元の１つの周波数ｆ_i＝ｆ₂に変更し、受信部３５２の受信周波数を周波数ｆ₂に設定する。次いで、制御部３１０は、チャネル・フラグＣＨ＿ＦＬＧを０（ゼロ）に設定する。それによって、データ生成部３２２はコマンドＣＭＤに含めるＲＦＩＤタグの送信周波数ｆ_iをｆ₂に設定する。その後、手順はステップ４３６に進む。

リーダ／ライタ３０４および３０６によれば、シミュレーションの結果、リーダ／ライタ２００および２０２と比較すると、同時に読み取り可能なタグの数がおよそ２倍になることが分かった。

リーダ／ライタ装置３０６は、タイミング制御部３２６によって、図１２のリーダ／ライタ３０４と同様にコマンドのタイミング制御を行ってもよい。それによって、ＲＦＩＤタグ１−１〜２−３の衝突の確率はさらに低減される。

本発明は、例えば、学校におけるＲＦＩＤを用いた生徒の登下校管理、展示場におけるＲＦＩＤを用いた来場者に対する情報支援システム、オフィスにおけるユーザに対するＲＦＩＤを用いたパーソナル・コンピュータのセキュリティ管理、物流管理システムおけるＲＦＩＤを用いた物品の管理、等に適用できる。

以上の説明では、本発明をＲＦＩＤタグに関連して説明したが、これに限定されることなく、本発明が非接触ＩＣカードにも適用できることは、この分野の専門家には理解されるであろう。

以上説明した実施形態は典型例として挙げたに過ぎず、その各実施形態の構成要素を組み合わせること、その変形およびバリエーションは当業者にとって明らかであり、当業者であれば本発明の原理および請求の範囲に記載した発明の範囲を逸脱することなく上述の実施形態の種々の変形を行えることは明らかである。

図１は、従来の改良型のアクティブＲＦＩＤタグを読み取るためのリーダ／ライタ装置とＲＦＩＤタグのタイムチャートを示している。図２は、さらに改良されたアクティブＲＦＩＤタグ２００とリーダ／ライタ装置３００の構成を示している。図３Ａは、リーダ／ライタ装置のコマンドを含むＲＦ信号の送信処理のタイミングを示している。図３Ｂは、リーダ／ライタ装置の受信待ち状態および受信ＲＦ信号の受信処理のタイミングを示している。図３Ｃは、アクティブＲＦＩＤタグのキャリア・センス、受信ＲＦ信号の受信処理、および応答を含むＲＦ信号の送信処理のタイミングを示している。図４は、リーダ／ライタ装置によって実行される処理のフローチャートを示している。図５Ａおよび５Ｂは、アクティブＲＦＩＤタグによって実行される処理のフローチャートを示している。 . 図６は、図２の構成を変形したより安全なアクティブＲＦＩＤタグとリーダ／ライタ装置の構成を示している。図７Ａは、リーダ／ライタ装置のＩＤ要求コマンドを含むＲＦ信号の送信処理のタイミングを示している。図７Ｂは、リーダ／ライタ装置の受信待ち状態および受信ＲＦ信号の受信処理のタイミングを示している。図７Ｃは、アクティブＲＦＩＤタグのキャリア・センス、受信ＲＦ信号の受信処理、および認証成功の場合における応答を含むＲＦ信号の送信処理のタイミングを示している。図８は、リーダ／ライタ装置によって実行される処理のフローチャートを示している。図９Ａおよび９Ｂは、アクティブＲＦＩＤタグによって実行される処理のフローチャートを示している。 . 図１０は、リーダ／ライタ装置が並行して複数のＲＦＩＤタグのＩＤを含む情報を読み取る場合を示している。図１１は、複数のＲＦＩＤタグの送信および受信のタイミングを示している。図１２は、本発明の実施形態によるリーダ／ライタ装置の構成を示している。図１３Ａは、リーダ／ライタ装置によるＩＤ要求コマンドＣＭＤを含むデータを搬送するＲＦ信号の送信タイミングを示している。図１３Ｂは、リーダ／ライタ装置によるタグＩＤを含む応答データを搬送するＲＦ信号の受信のタイミングを示している。図１３Ｃは、複数のＲＦＩＤタグのＲＦ信号の受信処理、およびタグＩＤを含む応答データを搬送するＲＦ信号の送信のタイミングを示している。図１４は、本発明の別の実施形態によるリーダ／ライタ装置の構成を示している。図１５Ａは、リーダ／ライタ装置のＩＤ要求コマンドＣＭＤを含むデータを搬送するＲＦ信号の送信タイミングを示している。図１５Ｂは、リーダ／ライタ装置のタグＩＤを搬送する受信ＲＦ信号の受信のタイミングを示している。図１５Ｃは、複数のＲＦＩＤタグのＲＦ信号の受信処理、およびタグＩＤを含む応答データを搬送するＲＦ信号の送信のタイミングを示している。図１６は、リーダ／ライタ装置によって実行される、受信処理のフローチャートを示している。

符号の説明

３０４リーダ／ライタ装置
３１０制御部
３１４メモリ
３２２データ生成部
３２６タイミング制御部
３４２データ復号部
３３０送信部
３５０受信部
３７４タイマ
２０２アクティブＲＦＩＤタグ

Claims

情報処理装置に接続されていて、第１の制御部と、前記第１の制御部の制御の下で第１の周波数のＩＤ要求信号を第１の周期で繰り返し送信する第１の送信部と、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数のＲＦ信号をいつでも受信可能なように連続的な受信待ち状態をとるよう構成された第１の受信部と、を具える読取り書込み装置と、
メモリと、第２の制御部と、バッテリと、時間を測定するタイマと、前記第１の周波数のＲＦ信号をキャリア・センスして検知するよう動作する第２の受信部と、前記ＩＤ要求信号を受信したときに前記第２の周波数の応答信号を送信する第２の送信部と、を具えるアクティブ型非接触情報記憶装置と、
を含む、非接触情報記憶装置内の情報にアクセスするための情報アクセス・システムであって、
前記第２の制御部は、前記第２の受信部を、第２の周期毎の所定期間に前記第１の周波数のＲＦ信号をキャリア・センスするよう制御し、
前記第２の受信部が或る所定期間に前記第１の周波数のＲＦ信号をキャリア・センスして検知したとき、前記第２の制御部は、前記第２の受信部をさらに前記ＩＤ要求信号を受信するよう動作させ、前記ＩＤ要求信号に応答して、前記第２の送信部を、前記メモリに格納された前記アクティブ型非接触情報記憶装置のＩＤを含む前記第２の周波数の応答信号を、前記第２の周期より短い第３の周期の複数のタイムスロットの中からランダムに選択されたタイムスロットで送信するよう動作させ、
前記ＩＤ要求信号の前記第１の周期は前記タイムスロットの前記第３の周期の整数倍になるよう設定されており、
前記第２の制御部は、キャリア・センスのとき、前記或る所定期間および次の所定期間において前記第２の受信部を動作状態にしかつ前記第２の送信部を不動作状態にし、前記第２の受信部が前記或る所定期間に前記第１の周波数のＲＦ信号をキャリア・センスしても検知されなかったとき、前記キャリア・センスの前記或る所定期間と次にキャリア・センスを行うべき前記次の所定期間との間の非キャリア・センス期間において、前記第２の受信部および前記第２の送信部を不動作状態を維持するよう制御することを特徴とする、情報アクセス・システム。
情報処理装置に接続される、アクティブ型非接触情報記憶装置用の読取り書込み装置であって、
メモリと、
制御部と、
前記制御部の制御の下で第１の周波数のＩＤ要求信号を送信周期で繰り返し送信する送信部と、
前記第１の周波数とは異なる第２の周波数のＲＦ信号をいつでも受信可能なように連続的な受信待ち状態をとるよう構成された受信部と、
を具え、
前記ＩＤ要求信号の送信周期は、前記アクティブ型非接触情報記憶装置の前記第２の周波数の応答信号送信用の複数のタイムスロットのタイムスロット周期の整数倍になるよう設定されていることを特徴とする、読取り書込み装置。
情報処理装置に接続されていて、第１の制御部と、前記第１の制御部の制御の下で第１の周波数のＩＤ要求信号を第１の周期で繰り返し送信する第１の送信部と、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数のＲＦ信号をいつでも受信可能なように連続的な受信待ち状態をとるよう構成された第１と第２の受信部と、を具える読取り書込み装置と、
メモリと、第２の制御部と、バッテリと、時間を測定するタイマと、前記第１の周波数のＲＦ信号をキャリア・センスして検知するよう動作する第３の受信部と、前記ＩＤ要求信号を受信したときに前記第２の周波数の応答信号を送信する第２の送信部と、を具えるアクティブ型非接触情報記憶装置と、
を含む、非接触情報記憶装置内の情報にアクセスするための情報アクセス・システムであって、
前記第２の制御部は、前記受信部を、第２の周期毎の所定期間に前記第１の周波数のＲＦ信号をキャリア・センスするよう制御し、
前記第３の受信部が或る所定期間に前記第１の周波数のＲＦ信号をキャリア・センスして検知したとき、前記第２の制御部は、前記第３の受信部をさらに前記ＩＤ要求信号を受信するよう動作させ、前記ＩＤ要求信号に応答して、前記第２の送信部を、前記メモリに格納された前記アクティブ型非接触情報記憶装置のＩＤを含む前記第２の周波数の応答信号を、複数のタイムスロットの中からランダムに選択されたタイムスロットで送信するよう動作させ、
前記第２の制御部は、キャリア・センスのとき、前記或る所定期間および次の所定期間において前記第３の受信部を動作状態にしかつ前記第２の送信部を不動作状態にし、前記第３の受信部が前記或る所定期間に前記第１の周波数のＲＦ信号をキャリア・センスしても検知されなかったとき、前記キャリア・センスの前記或る所定期間と次にキャリア・センスを行うべき前記次の所定期間との間の非キャリア・センス期間において、前記第３の受信部および前記第２の送信部を不動作状態を維持するよう制御し、
前記第１の受信部によって受信された前記第２の周波数の応答信号の受信品質が閾値より低い場合は、その後の所定の期間にわたって、前記第１の制御部は、前記第２の受信部を、前記第１および第２の周波数とは異なる第３の周波数のＲＦ信号をいつでも受信可能なように連続的な受信待ち状態をとるよう再構成し、さらに、前記ＩＤ要求信号に、前記ＩＤ要求とともに前記第２の周波数を表す情報と前記第３の周波数を表す情報とを交互にまたは循環的に含ませることを特徴とする、情報アクセス・システム。
情報処理装置に接続される、アクティブ型非接触情報記憶装置用の読取り書込み装置であって、
メモリと、
制御部と、
前記制御部の制御の下で第１の周波数のＩＤ要求信号を所定の送信周期で繰り返し送信する送信部と、
前記第１の周波数とは異なる第２の周波数のＲＦ信号をいつでも受信可能なように連続的な受信待ち状態をとるよう構成された第１と第２の受信部と、
を具え、
前記第１の受信部によって受信された前記第２の周波数の応答信号の受信品質が閾値より低い場合は、その後の所定の期間にわたって、前記第１の制御部は、前記第２の受信部を、前記第１および第２の周波数とは異なる第３の周波数のＲＦ信号をいつでも受信可能なように連続的な受信待ち状態をとるよう再構成し、さらに、前記ＩＤ要求信号に、前記ＩＤ要求とともに前記第２の周波数を表す情報と前記第３の周波数を表す情報とを交互にまたは循環的に含ませることを特徴とする、読取り書込み装置。
前記ＩＤ要求信号の送信周期は、前記応答信号用の送信タイムスロットの周期の整数倍になるよう設定されていることを特徴とする、請求項４に記載の読取り書込み装置。