JP2008021157A - 通信システム、ｉｃタグおよび通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リーダ・ライタとＩＣタグとの通信速度が低下してしまっていた。
【解決手段】通信システムは、複数のＩＣタグと、複数のＩＣタグと無線信号を介して通信を行うリーダ・ライタとを有し、複数のＩＣタグのうち前記リーダ・ライタによって特定されていないＩＣタグは、リーダ・ライタに対して送信するデータに所定の符号化を施してデータを送信し、複数のＩＣタグのうちリーダ・ライタによって特定されたＩＣタグは、リーダ・ライタに対して送信するデータに所定の符号化を施さずにデータを送信する。
【選択図】 図１１

Description

本発明は通信システム及び通信方法に関し、特に、無線通信を行うＩＣタグ、リーダ・ライタを用いた通信システム及び通信方法に関する。

近年、例えば工場での物流管理や、小売店での物品管理などにおいて、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）に関する技術が注目されている。この技術は、商品の固有情報を書き込んだＩＣを有するタグを商品などに貼り付けて、その情報を無線アンテナで読み取る技術である。

このような技術では、リーダ・ライタとＲＦＩＤ用のタグ（以下、ＩＣタグと称す）が用いられる。リーダ・ライタは、無線信号によってコマンドデータをＩＣタグに送信し、ＩＣタグから送信された無線信号を受信するものである。ＩＣタグは受信した無線信号を復調し、受信したコマンドデータに基づいた処理を行う。また、ＩＣタグは受信したコマンドデータが応答データを要求するものである場合には、応答データをリーダ・ライタに送信する。ここで、ＩＣタグは、例えばＩＣチップとアンテナとが一体化されたものである。

また、ＲＦＩＤのシステムでは、リーダ・ライタと複数のＩＣタグとの通信を可能にするためにアンチコリジョンと呼ばれる技術が用いられる。ＲＦＩＤのシステムでは、リーダ・ライタから送信された無線信号に対して、ＩＣタグがリーダ・ライタへ応答することで通信が行われる。このため、リーダ・ライタの通信可能範囲に複数のＩＣタグが存在すると、複数のＩＣタグからリーダ・ライタへ同時に応答データが送信される。そうすると、複数のタグの応答データが時間的に重なり、リーダ・ライタが正しい信号を受信できなくなってしまう。このような現象を信号の衝突（コリジョン）といい、この衝突を回避し、それぞれのＩＣタグと通信を行う技術がアンチコリジョン処理である。

このアンチコリジョン処理には、マンチェスタ符号と呼ばれる符号が用いられる。これは１ビットのデータ「０」を２ビットの「０１」で示し、「１」を２ビットの「１０」で示す符号である。ＩＣタグはリーダ・ライタに対してマンチェスタ符号化した応答データを送信する。リーダ・ライタにはデータが示す値が「０」、「１」のどちらであっても「０１」あるいは「１０」の変化する信号が与えられる。そのため、リーダ・ライタは、受信した信号が「１１」であった場合に複数のタグからの応答データが重なっていると判断し、通信対象以外のＩＣタグをスリープモードに設定するコマンドなどを出力する。

アンチコリジョン処理により、リーダ・ライタとの通信が確立されたＩＣタグは、リーダ・ライタからのコマンドなどに対する応答データを送信する。従来のＩＣタグは、リーダ・ライタとの通信が確立された場合でも、上記のマンチェスタ符号化を行って応答データをリーダ・ライタに送信していた。

上記のマンチェスタ符号化は、１ビットのデータを２ビットで送信する方式である。アンチコリジョン処理により通信が確立されたＩＣタグから、マンチェスタ符号化されたデータを送信すると、送信されるビット数は実際の応答データのビット数の倍となってしまう。そのため、通信システムとして全体の通信時間が長くなってしまうという問題があった。

本発明の１態様による通信システムは、複数のＩＣタグと、前記複数のＩＣタグと無線信号を介して通信を行うリーダ・ライタとを有し、前記複数のＩＣタグのうち前記リーダ・ライタによって特定されていないＩＣタグは、当該リーダ・ライタに対して送信するデータに所定の符号化を施して当該データを送信し、前記複数のＩＣタグのうち前記リーダ・ライタによって特定されたＩＣタグは、当該リーダ・ライタに対して送信するデータに前記所定の符号化を施さずに当該データを送信することを特徴とする。

本発明の１態様による通信方法は、複数のＩＣタグとリーダ・ライタ間で通信を行う通信方法であって、前記複数のＩＣタグのうち前記リーダ・ライタによって特定されていないＩＣタグは、当該リーダ・ライタに対して送信するデータに所定の符号化を施して当該データを送信し、前記複数のＩＣタグのうち前記リーダ・ライタによって特定されたＩＣタグは、当該リーダ・ライタに対して送信するデータに前記所定の符号化を施さずに当該データを送信することを特徴とする。

本発明の１態様によるＩＣタグは、リーダ・ライタと無線通信を行うＩＣタグであって、前記リーダ・ライタから送信される無線信号を受信し、前記受信した信号に基づいて応答データを出力する制御回路と、前記応答データに所定の符号化処理を行い、符号化したデータを出力する符号化処理回路と、前記リーダ・ライタへ送信するデータとして、前記応答データと前記符号化したデータのうちのいずれか１を選択する選択回路とを備える。

本発明の１態様による通信システムは、リーダ・ライタと複数のＩＣタグとの間で通信を行う第１の通信モードと、前記第１の通信モードにおける通信の後に前記リーダ・ライタと前記複数のＩＣタグのうちのいずれか１つのＩＣタグとの間で通信を行う第２の通信モードとで通信を行う通信システムであって、前記第１の通信モードにおいて、前記複数のＩＣタグは、所定の符号化処理を施してデータを前記リーダ・ライタへ送信し、前記第２の通信モードにおいて、前記複数のＩＣタグのうちのいずれか１つのＩＣタグは、前記所定の符号化処理を施さずにデータを前記リーダ・ライタへ送信することを特徴とする。

本発明によれば、通信速度を向上させたＩＣタグ、リーダ・ライタ、それらを用いた通信方法及び通信システムを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は実施の形態にかかわるＲＦＩＤに関するシステムを示す概略図である。このシステムはＲＦＩＤ用のＩＣタグ１とリーダ・ライタ２を有している。なお、この実施の形態では、ＩＣタグ１はリーダ・ライタ２と２．４５ＧＨｚ帯などの高い周波数で通信を行うシステムである。また、図１ではＩＣタグ１は、１つしか示されていないが、実際にはリーダ・ライタ２と通信可能な領域に複数のＩＣタグ１が存在し、動作している。

リーダ・ライタ２は、変調された無線信号をＩＣタグ１に送信し、また、ＩＣタグ１から送信された無線信号を受信する装置である。また、この実施の形態のリーダ・ライタ２は、ＩＣタグ１に対してＩＣタグ１が動作するときの基準となる同期信号（基準パルス）も送信している。

ＩＣタグ１は受信した無線信号を復調し、そこに含まれるコマンドデータに基づいた処理を行う。また、ＩＣタグ１は受信したコマンドデータに対する応答データなどをリーダ・ライタ２に送信する。この実施の形態のＩＣタグ１は、内部に電源を有していないパッシブ型のＩＣタグ１であり、半導体装置１０とアンテナ１１とが一体化されたものである。

図２は、本実施形態にかかるリーダ・ライタ２を示すブロック図である。図２に示すように、このリーダ・ライタ２は、アンテナ２１、受信回路２２、送信回路２３及び信号処理回路２４を有している。

アンテナ２１は、ＩＣタグ１と無線信号の送受信を行うものである。受信回路２２は、アンテナ２１によって受信された無線信号を検波し、検波出力として信号処理回路２４に出力する。本実施の形態の受信回路２２は、受信信号検出回路２５およびＡＳＫ検波回路２６を有している。受信信号検出回路２５は、ミキサ２５１、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２５２を有している。ミキサ２５１にはリーダ・ライタ２が送信する信号と、アンテナ２１が受信した無線信号が入力されている。このミキサ２５１は、リーダ・ライタ２が送信した信号を利用して、アンテナ２１が受信する無線信号から搬送波に相当する周波数成分を取り除いている。ＢＰＦ２５２は、後述する副搬送波の周波数帯域を通過させた信号を出力している。

ＡＳＫ検波回路２６は、例えば抵抗とキャパシタからなる積分回路などで構成されている。ＡＳＫ検波回路２６の出力は、受信信号検出回路２５の出力する信号から、ＩＣタグ１から送信された応答データに基づいたレベルの信号を出力する。このＡＳＫ検波回路２６の出力が受信回路２２の検波出力となる。

送信回路２３は、信号処理回路２４から出力されるデータ信号Ｓｄに基づいて、ＩＣタグ１に送信する無線信号を生成している。この送信回路２３の出力する信号はアンテナ２１を介してＩＣタグ１に送信される。本実施の形態では、送信回路２３は、パルス列出力回路２７、ミキサ２８および発振回路２９を有している。

パルス列出力回路２７は、信号処理回路２４から出力されたデータ信号Ｓｄに対応するパルス列と一定周期の基準パルスを重畳して出力する。そのため、このパルス列出力回路２７は、図示しない基準パルス発振回路を有している。生成されるパルス列の詳細については後述する。発振回路２９は、上記した搬送波（２．４５ＧＨｚ）に相当する発振を行う回路である。ミキサ２８は、パルス列出力回路２７の出力と搬送波を重畳し、変調された信号を生成する。この変調された信号はアンテナ２１を介してＩＣタグ１に送信される。

信号処理回路２４は、送信回路２３に対して送信データＳｄを出力する。ここで送信データＳｄは、２進数における「０」あるいは「１」を示す信号である。また、信号処理回路２４には、受信回路２２からの検波出力が入力されている。信号処理回路２４は、その検波出力のレベルに基づいて受信した応答データが２進数における「０」、「１」（以後、それぞれ「データ０」。「データ１」と称す）のどちらかを判定し、受信データとして出力する。

図３は、この実施の形態のＩＣタグ１を示すブロック図である。図３に示すように、ＩＣタグ１は、アンテナ１１と、半導体装置１０とを有している。アンテナ１１はリーダ・ライタ２との通信を行うものである。半導体装置１０は、通信したデータの記憶や読み出し、送信する無線信号の作成などを行う。

半導体装置１０は、受信回路１２、クロック生成回路１３、データ検出回路１４、制御回路１５、記憶回路１６、送信回路１７および符号化回路１９を有している。また、半導体装置１０は、電源電圧生成回路１８を有している。電源電圧生成回路１８は、アンテナ１１を介して与えられた無線信号から、電源電圧を生成し、半導体装置１０の各部に供給している。

受信回路１２は、リーダ・ライタ２からＩＣタグ１が受信した無線信号を復調し、復調信号として出力する。クロック生成回路１３は、復調信号に含まれる基準パルスから半導体装置１０が動作するための種々のクロックを生成し、各部に出力する。例えば、基準クロックは制御回路１５やデータ検出回路１４の動作を制御するために生成されて出力される。また、後述する符号化クロックなども生成され符号化回路などに供給される。データ検出回路１４は、復調信号に含まれているデータ０あるいはデータ１を示す信号を検出する。

制御回路１５には、データ検出回路１４からデータ０信号あるいはデータ１信号が連続して入力されている。制御回路１５は、複数のデータ０信号あるいはデータ１信号からなるコマンドをデコードし、半導体装置１０の動作を制御する部分である。また、制御回路１５は、リーダ・ライタ２から送られてくるコマンドに基づいて、そのコマンドに対する応答データを生成し、シリアルデータとして符号化回路１９に出力する。仮にリーダライタから送られてきたコマンドが記憶回路１６の内容を読み出すようなコマンドであれば、制御回路１５によって記憶回路１６の動作を制御し、記憶回路１６内でパラレル・シリアル変換したデータを記憶回路１６から直接符号化回路へ出力するようにしてもよい。なお、制御回路１５、記憶回路からはパラレルデータが出力され符号化回路１９内でパラレル・シリアル変換が行われるような構成であってもよい。

符号化回路１９は、制御回路１５あるいは記憶回路１６から出力された応答データを必要に応じてマンチェスタ符号化し、送信回路１７へと出力する。本実施の形態のＩＣタグ１では、例えば後述するＩＳＯＬＡＴＥフラグに基づいてリーダ・ライタ２に送信する応答データをマンチェスタ符号化するかどうかが決定される。したがって、符号化回路１９は、マンチェスタ符号化された応答データを送信する場合は、応答データをマンチェスタ符号化し、そうでない場合は、応答データをそのまま出力する。この動作の詳細については後述する。記憶回路１６は、制御回路１５によって制御され、個別情報などを記憶する。

送信回路１７は、変調回路１７２、スイッチング回路１７３を有している。変調回路１７２は、送信データに対して、副搬送波成分で第1の変調を行う回路である。スイッチング回路１７３は、送信データに対応して受信している無線信号の反射の割合を変化させて、第２の変調を行う回路である。これらの回路の詳細については後述する。

ここで、図４を用いて、本実施の形態のリーダ・ライタ２からＩＣタグ１へ送信される信号について説明する。図４（ａ）は、上記したパルス列出力回路２７の出力するパルス列の例を示している。図４（ｂ）は、図４（ａ）のパルス列を変調し無線信号として送受信される変調信号の例を示している。本実施の形態では、この変調にＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調が用いられている。なお、図４（ａ）および（ｂ）を用いて示される信号は、リーダ・ライタ２からＩＣタグ１へ送信する信号の１方式を示したのみであり、特に信号の送信方式を図４によって示される方式に限定するものではない。

本実施の形態において、リーダ・ライタ２からＩＣタグ１に送信されるデータの有無およびデータの内容（データ０あるいはデータ１）は、フレームと呼ばれる単位時間内のパルスの数に応じて決定される。ここで、各フレームでは、フレームの区切りであることを示すフレームパルスと呼ばれるパルス信号が生成されている。このフレームパルスは、フレームという単位時間を示すために生成されるパルス信号である。そのため、このフレームパルスは、半導体装置１０において、クロック生成回路１３が基準クロックを生成するための同期信号として用いられている。つまり、本実施の形態では、このフレームパルスが上記した基準パルスに相当する。本実施の形態では、１フレーム内で、このフレームパルスの前にいくつのパルスが連続するかによって、データの有無およびデータ０、データ１が表現される。

仮に、１つのフレーム内で送信されるパルスがフレームパルスのみで、その他のパルスが送信されない場合、そのフレームにはデータが無いことを示している（図４（ａ）、右端部参照）。また、１つのフレームパルスの前に２つパルスが連続している場合は、データを有する信号であることを示し、本実施の形態では、データ１を示している（図４（ａ）、左端部参照）。１つのフレームパルスの前のパルスが１つである場合は、データ０を示している（図４（ａ）、中央部参照）。コマンドデータは、このデータ１とデータ０を複数組み合わせて構成される。上述したように、リーダ・ライタ２からＩＣタグ１へ送信する信号は、この方式にとらわれず、パルス幅で、データ０、データ１を判別してもよく、また同期信号となる基準パルスとデータの内容を示す信号は別々に送られるような方式であってもよい。

また、図５を用いて、本実施の形態のＩＣタグ１からリーダ・ライタ２へ送信される信号について説明する。本実施の形態では、ＩＣタグ１は、リーダ・ライタ２から受信した無線信号を反射させることで、送信するデータを生成している。また、この実施の形態では、ＩＣタグ１からリーダ・ライタ２にデータを送信する際は、副搬送波と言うある周波数の信号をデータに基づいて一次変調し、その一次変調波で、さらに搬送波をＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調させた信号が送信されている。図５では、図５（ａ）が、ＩＣタグ１から送信される応答データを示している。図５（ｂ）が、上記の副搬送波を示している。図５（ｃ）が、データを副搬送波で変調した波形（本実施の形態では、応答データと副搬送波の論理積波形）を示している。図５（ｄ）が、ＩＣタグ１内でのＡＳＫ変調波を示している。また、図５（ｅ）が、伝播路上で計測したＩＣタグ１からデータが送信されているときの無線波形を示している。図５は、ＩＣタグ１からリーダ・ライタ２に送信される信号の形式を説明するためのものであるため、フレームパルスは、省略されている。

副搬送波を用いた場合、まずデータにより、副搬送波を変調した第１の変調信号が生成される(図５（ｃ）参照)。この第１の変調信号は、上記した変調回路１７２において、送信データの信号と、副搬送波に相当する信号との論理積をとることによって生成される。その後、この第１の変調信号で搬送波を変調してデータを送信するための第２の変調信号が生成される（図５（ｄ）参照）。本実施の形態では、この第２の変調信号は、アンテナ１１に接続される負荷を、第１の変調信号に基づいて変化させることにより生成される。これは、例えば、第１の変調信号により上記したスイッチング回路のオン、オフを制御して、受信している無線信号に対するインピーダンスマッチングを変化させることで実施することが可能である。ただし、図５（ｄ）に示すのは、ＩＣタグ１が、受信した搬送波を反射させることでデータを送信している場合に、受信した搬送波をＩＣタグ１内で計測したときの波形である。つまり、無線信号に対してインピーダンスマッチングが取れた状態で受信すれば、搬送波の振幅全てを受信し、インピーダンスマッチングが取れない状態で受信すれば搬送波の一部を反射し、振幅が小さくなっている状態を示している。

そのため、ＩＣタグ１とリーダ・ライタ２間の伝播路（つまり空中）で計測される無線信号の波形は図５（ｅ）のようになる。例えば、ＩＣタグ１が受信した搬送波の一部を反射することで、データ１をリーダ・ライタ２に送信する場合、伝播路上では送信している搬送波信号と反射された信号が重畳され、図５（ｅ）に示すような波形となる。

したがって、この実施の形態でＩＣタグ１からリーダ・ライタ２に送信される無線信号は搬送波をＡＳＫ変調させたデータであるが、上記に説明したような副搬送波の成分を有し、さらに副搬送波によって反射された一部の搬送波が重畳された無線信号である。

ＩＣタグ１から送信される応答データのアンチコリジョンの実現方法について説明する。アンチコリジョンでは、ＩＣタグ１の固有の識別子であるタグＩＤを複数のＩＣタグ１から同時に読み出し、信号の衝突が無い状態を探索する。このとき、信号の衝突を検出するため、通信する信号の符号にマンチェスタ符号が用いられる。

図６は、タグＩＤをマンチェスタ符号により符号化した例である。マンチェスタ符号では、データ０を２ビットの「０１」に符号化し、データ１を２ビットの「１０」に符号化する。リーダ・ライタ２は、「１１」のデータを受信した場合に衝突を検出することができる。

例えば、タグａ，タグｂ，タグｃのタグＩＤをそれぞれ、（０００１）ｂ，（００１１）ｂ，（１０１１）ｂとする（ｂは、２進数であることを示す）。一般にタグＩＤは、１２８ビットであるが、ここでは簡単に説明するため４ビットとしている。これをマンチェスタ符号化すると、タグａのタグＩＤ（０００１）ｂは（０１０１０１１０）ｂ、タグｂのタグＩＤ（００１１）ｂは（０１０１１０１０）ｂ、タグｃのタグＩＤ（１０１１）ｂは（１００１１０１０）ｂとなる。

図７は、これらのマンチェスタ符号によって衝突を検出する例である。例えば、タグａ，タグｂ，タグｃから同時にタグＩＤを受信すると、３つの信号が重なるため、図７（ａ）のように、リーダ・ライタ２では（１１０１１１１０）ｂを受信することになる。この例では、符号化前のビット位置の１ビット目と３ビット目が（１１）ｂであり、衝突していることが判る。

図７（ａ）の状態からタグｃを除いて、タグａ，タグｂから同時にタグＩＤを受信すると、２つの信号が重なるため、図７（ｂ）のように、リーダ・ライタ２では（０１０１１１１０）ｂを受信することになる。この場合には、符号化前の３ビット目が（１１）ｂであり、衝突していることが判る。

また、図７（ａ）の状態からタグａを除いて、タグｂ，タグｃから同時にタグＩＤを受信すると、２つの信号が重なるため、図７（ｃ）のように、リーダ・ライタ２では（１１０１１０１０）ｂを受信することになる。この場合には、符号化前の１ビット目が（１１）ｂであり、衝突していることが判る。

リーダ・ライタ２は、衝突を検出した場合、コマンドによって、衝突した部分が（１０）ｂもしくは（０１）ｂのいずれか一方のＩＣタグのみからタグＩＤを受信する。例えば、リーダ・ライタ２は、図７（ａ）の状態になると、１ビット目が（１０）ｂのタグｃの通信を中断させ、タグａとタグｂのみからタグＩＤを受信する。そして、図７（ｂ）の状態になると、３ビット目が（１０）ｂのタグｂの通信を中断させて、タグａのみからタグＩＤを受信する。その結果、特定のタグａとのみと通信が可能になり、信号の衝突を回避することができる。

これらのことを踏まえた上で、本発明の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムの動作について説明する。上記したように、本実施の形態では、制御回路１５から符号化回路１９に出力されたデータをマンチェスタ符号化する場合と、マンチェスタ符号化を行わない場合が存在する。このマンチェスタ符号化を行うかどうかは、例えばＩＣタグに設定されたＩＳＯＬＡＴＥフラグに基づいて行われる。ここで、ＩＳＯＬＡＴＥフラグとは、リーダ・ライタ２と通信を行うＩＣタグ１が特定されたことを示すフラグである。図７に用いた例で示せば、リーダ・ライタ２は、タグａのみとの通信が可能になった状態で、タグａに対してＩＳＯＬＡＴＥコマンドを送信する。するとこのＩＳＯＬＡＴＥコマンドに基づいてＩＣタグ１内にＩＳＯＬＡＴＥフラグが保持される。このＩＳＯＬＡＴＥフラグは、例えばＩＣタグ１内の記憶回路あるいは制御回路１５などに保持されている。

リーダ・ライタ２は、通信を行う特定のタグに対してＩＳＯＬＡＴＥフラグを設定する。上記の例で言えばタグａとの通信が確立された状態で、タグａに対してＩＳＯＬＡＴＥフラグを設定する。このＩＳＯＬＡＴＥフラグが設定されたＩＣタグ１は、マンチェスタ符号化を行わずに応答データをリーダ・ライタ２に送信する。ＩＳＯＬＡＴＥフラグが設定されていないＩＣタグ１は、マンチェスタ符号化を行って応答データをリーダ・ライタ２に送信する。図８は、この符号化回路１９を示す回路図である。図９は、符号化回路１９がマンチェスタ符号化を行う場合のタイミングを示す波形図であり、図１０は、符号化回路１９がマンチェスタ符号化を行わない場合のタイミングを示す波形図である。

図８に示すように、本実施の形態の符号化回路１９は、ＥＸ−ＯＲ回路１９１とセレクタ１９２を有している。ＥＸ−ＯＲ回路１９１の一方の入力端子には制御回路１５から出力された応答データが入力され、他方の入力端子には、クロック生成回路１３で生成された符号化クロックが入力されている。セレクタ１９２の一方には制御回路１５から出力された応答データが入力され、他方にはＥＸ−ＯＲ回路１９１の出力が入力されている。このセレクタ１９２は、ＩＳＯＬＡＴＥフラグに基づいて、ＩＳＯＬＡＴＥフラグが設定されている場合には、制御回路１５からの出力を選択して出力し、ＩＳＯＬＡＴＥフラグが設定されていない場合にはＥＸ−ＯＲ回路１９１の出力を選択して出力する。

まず、図９を用いて、ＩＳＯＬＡＴＥフラグが設定されておらず、制御回路１５から出力されたデータをマンチェスタ符号化して応答データを生成する場合について説明する。図９は、図６、７で示したタグａのタグＩＤ（０００１）ｂをマンチェスタ符号化して送信する場合を示している。応答データをマンチェスタ符号化して送信する場合、セレクタ１９２は、ＥＸ−ＯＲ回路１９１の出力を選択して出力する。ＥＸ−ＯＲ回路１９１には、符号化クロックＣＬＫｍと、制御回路１５からの応答データが入力されている。ここで、符号化クロックはクロック生成回路１３によって生成されるクロックであり、例えば上記した基準パルスを受け取るたびに、その論理が反転する周期的な信号である（図９（ｃ）参照）。応答データをマンチェスタ符号化する場合は、上記の基準パルスで２つ分、つまり２フレーム分、符号化回路１９に同一ビットの応答データが入力される（図９（ａ）、（ｂ）参照）。ＥＸ−ＯＲ回路１９１は、この応答データと符号化クロックの排他的論理和を出力するため、入力された応答データが「０」であれば、２ビットにマンチェスタ符号化された「０１」を出力し、入力された応答データが「１」であれば２ビットにマンチェスタ符号化された「１０」を出力する（図９（ｄ）参照）。送信回路１７には、基準クロックとして、上記の基準パルスが与えられている。送信回路１７は、基準パルス（フレームパルス）に基づいて、このマンチェスタ符号化されたデータに副搬送波、搬送波の成分を重畳した信号を出力する（図９（ｇ）参照）。なお、図９（ｇ）に示した波形は、図５（ｅ）に示した波形と同様にＩＣタグ１がデータを送信している場合の伝播路上で観測される波形である。また図９では、図面の簡略化のためフレームパルスは図９（ａ）のみに示し、その他の波形ではフレームパルスは省略している。

図１０を用いて、ＩＳＯＬＡＴＥフラグが設定され、制御回路１５から出力されたデータをマンチェスタ符号化しないで応答データを生成する場合について説明する。応答データをマンチェスタ符号化しない場合、セレクタ１９２は、制御回路１５の出力を選択して出力する。応答データをマンチェスタ符号化しない場合は、上記の基準パルスで１つ分、つまり１フレーム分で１ビットの応答データが入力される（図１０（ａ）、（ｂ）参照）。セレクタ１９２は、入力された応答データが「０」であれば、「０」を出力し、入力された応答データが「１」であれば「１」を出力する（図１０（ｄ）参照）。つまり、ＩＳＯＬＡＴＥフラグが設定された場合は、１ビットの応答データを２ビットのマンチェスタ符号とせずに、そのまま１ビットのデータとして出力する（図１０（ｄ）参照）。この際、符号化クロックは符号化回路１９が出力するデータにはなんら影響はない。送信回路１７は、基準パルスに基づいて、符号化回路１９から出力されたデータに副搬送波、搬送波の成分を重畳した信号を出力する（図１０（ｇ）参照）。なお、図１０（ｇ）に示した波形は、図５（ｅ）に示した波形と同様にＩＣタグ１がデータを送信している場合の伝播路上で観測される波形である。また図１０でも、図面の簡略化のためフレームパルスは図１０（ａ）のみに示し、その他の波形ではフレームパルスは省略している。したがって、ＩＳＯＬＡＴＥフラグが設定された場合は、応答データが４ビットであれば、マンチェスタ符号化を行う場合の半分の期間で、データを送信することが可能である。

本実施の形態のＩＣタグ１を用いて、リーダ・ライタ２とＩＣタグ１が行う通信動作について以下に説明する。図１１は、本実施のＩＣタグ１を用いた通信システムの通信方法を示すシーケンスである。このシーケンスは、リーダ・ライタ２が通信エリア内に存在するＩＣタグａ，ｂ，ｃと通信を行い、アンチコリジョンによってＩＣタグａ，ｂ，ｃのそれぞれを順に選択し所望のコマンドを実行する例である。尚、各ＩＣタグのタグＩＤ及び通信されるマンチェスタ符号は、図６、図７と同様とする。

まず、リーダ・ライタ２は、通信エリア内に存在するＩＣタグ１の内部状態をリセットするため、ＩＣタグａ，ｂ，ｃへリセット信号を送信する。ＩＣタグａ，ｂ，ｃは、リセット処理を実行して通信可能となる（Ｓ９０１）。次いで、リーダ・ライタ２は、ＩＣタグａ，ｂ，ｃへＩＮＩＴコマンドを送信する（Ｓ９０２）。このＩＮＩＴコマンドは、通信エリア内に存在するＩＣタグ１を確認するためのコマンドであるとともに、ＩＣタグ１の通信状態を開始（再開）させるためのコマンドである。次いで、ＩＣタグａ，ｂ，ｃは、ＩＮＩＴコマンドの応答をリーダ・ライタ２へ送信する（Ｓ９０３）。

次いで、リーダ・ライタ２は、Ｓ９０４〜Ｓ９１１においてＩＣタグａを特定するためのアンチコリジョン処理を行う。すなわち、リーダ・ライタ２は、ＩＣタグａ，ｂ，ｃへタグＩＤリードコマンドを送信し（Ｓ９０４）、ＩＣタグａ，ｂ，ｃは、リーダ・ライタ２へタグＩＤリードコマンドの応答としてマンチェスタ符号化されたタグＩＤを送信する（Ｓ９０５）。この時、タグから送信される無線信号は、図９を用いて説明したようなマンチェスタ符号化された信号である。

このとき、リーダ・ライタ２は、図７（ａ）に示したような受信データを受信して衝突を検出し、ＩＣタグｃへＳＬＥＥＰコマンドを送信する（Ｓ９０６）。ＳＬＥＥＰコマンドは、ＩＣタグの通信状態の中断／再開を切り替えるコマンドである。ＳＬＥＥＰコマンドを受信したＩＣタグｃは、通信を中断する。

そして、リーダ・ライタ２は、ＩＣタグａ，ｂ，ｃへタグＩＤリードコマンドを送信し（Ｓ９０７）、通信が中断されていないＩＣタグａ，ｂは、リーダ・ライタ２へタグＩＤリードコマンドの応答としてタグＩＤを送信する（Ｓ９０８）。このとき、リーダ・ライタ２は、図１５（ｂ）に示したような受信データを受信して衝突を検出し、ＩＣタグｂへＳＬＥＥＰコマンドを送信する（Ｓ９０９）。ＳＬＥＥＰコマンドを受信したＩＣタグｂは、通信を中断する。

そしてさらに、リーダ・ライタ２は、ＩＣタグａ，ｂ，ｃへタグＩＤリードコマンドを送信し（Ｓ９１０）、通信が中断されていないＩＣタグａは、リーダ・ライタ２へタグＩＤリードコマンドの応答としてタグＩＤを送信する（Ｓ９１１）。このとき、リーダ・ライタ２は、タグａのタグＩＤのみを受信するため、衝突が検出されず、アンチコリジョン処理が終了し、タグａとのみ通信が可能となる。タグａとのみの通信が可能となった場合、リーダ・ライタ２は、タグａにＩＳＯＬＡＴＥコマンドを送信する（Ｓ９１２）。リーダ・ライタ２からのＩＳＯＬＡＴＥコマンドを受けて、タグａには、ＩＳＯＬＡＴＥフラグが設定される。

その後、リーダ・ライタ２は、タグａに対し、リードコマンド、ライトコマンドなどを送信する（Ｓ９１３）。タグａは、リーダ・ライタ２からのコマンドに応じた応答データを生成し、リーダ・ライタ２に送信する。この時、タグａには、ＩＳＯＬＡＴＥフラグが設定されているため、タグａは、応答データをマンチェスタ符号化せずに、図１０に示したような応答データを送信する（Ｓ９１４）。

次いで、リーダ・ライタ２は、次のＩＣタグと通信するため、ＩＣタグａ，ｂ，ｃへＩＮＩＴコマンドを送信する（Ｓ９１５）。これにより、タグａのＩＳＯＬＡＴＥフラグは解除され、ＩＣタグｂ，ｃの通信が再開する。ＩＣタグａ，ｂ，ｃは、ＩＮＩＴコマンドの応答をリーダ・ライタ２へ送信する（Ｓ９１６）。

その後、リーダ・ライタ２は、ＩＣタグａ，ｂ，ｃへタグＩＤリードコマンドを送信し（Ｓ９１７）、ＩＣタグａ，ｂ，ｃは、リーダ・ライタ２へタグＩＤリードコマンドの応答としてマンチェスタ符号化されたタグＩＤを送信する（Ｓ９１８）。その後、タグａを特定した場合と同様にアンチコリジョン処理によって、タグａ、タグｃにＳＬＥＥＰコマンドを送信し、タグｂに対してＩＳＯＬＡＴＥコマンドを送信する。ＩＳＯＬＡＴＥコマンドによってＩＳＯＬＡＴＥフラグが設定されたタグｂは、リーダ・ライタ２からのコマンドに基づいて、マンチェスタ符号化されていない応答データを送信する。リーダ・ライタ２がタグｂとの通信を終了し、タグｃと通信を行う場合にも同様の手順が繰り返される。つまり、ＩＮＩＴコマンドにより、タグａ、タグｃとの通信を再開し、タグａ、ｂ、ｃは、マンチェスタ符号化された応答データを送信する。リーダ・ライタ２は、ＳＬＥＥＰコマンドによってタグａ、タグｂをＳＬＥＥＰ状態にし、タグｃに対してＩＳＯＬＡＴＥフラグを設定する。ＩＳＯＬＡＴＥフラグが設定されたタグｃは、マンチェスタ符号化されていない応答データをリーダ・ライタ２に送信する。

このように、本実施の形態では、リーダ・ライタ２と通信が確立されたＩＣタグ１には、ＩＳＯＬＡＴＥフラグが設定される。ＩＳＯＬＡＴＥフラグが設定されたＩＣタグ１は、リーダ・ライタ２に送信する応答データをマンチェスタ符号化せずに送信する。このようにすることで、従来、応答データをマンチェスタ符号化することで２倍のビット数となってしまっていた応答データを、少ないビット数で送信することが可能となる。その結果、通信システムとしてのデータ転送が効率化され、より高速な通信システムを提供することが可能となる。

以上、詳細に説明したように本発明によれば、通信速度を向上させたＩＣタグ、リーダ・ライタ、それらを用いた通信方法及び通信システムを提供することができる。なお、本発明は上記した実施の形態に限らず種々の変形が可能である。

本発明にかかるＩＣタグを用いた通信システムの構成図である。 本発明にかかるリーダ・ライタの構成を示すブロック図である。 本発明にかかるＩＣタグの構成を示す図である。 本発明にかかる通信システムでリーダ・ライタからＩＣタグに送信される信号を示す図である。 本発明にかかる通信システムでＩＣタグからリーダ・ライタに送信される信号を示す図である。 タグＩＤのマンチェスタ符号化を説明する図である。 アンチコリジョン処理を説明する図である。 本発明の実施の形態の符号化回路を示す図である。 マンチェスタ符号化された場合の波形を示す図である。 マンチェスタ符号化しない場合の波形を示す図である。 本発明にかかる通信方法を示すシーケンスである。

符号の説明

１ ＩＣタグ
２ リーダ・ライタ
１０ 半導体装置
１１ アンテナ
１２ 受信回路
１３ クロック生成回路
１４ データ検出回路
１５ 制御回路
１６ 記憶回路
１７ 送信回路
１８ 電源電圧生成回路
１９ 符号化回路
１９１ ＥＸ−ＯＲ回路
１９２ セレクタ
２１ アンテナ
２２ 受信回路
２３ 送信回路
２４ 信号処理回路
２５ 受信信号検出回路
２５１ ミキサ
２５２ バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
２６ ＡＳＫ検波回路
２７ パルス列出力回路
２８ ミキサ
２９ 発振回路

Claims (21)

1. 複数のＩＣタグと、
   前記複数のＩＣタグと無線信号を介して通信を行うリーダ・ライタとを有し、
   前記複数のＩＣタグのうち前記リーダ・ライタによって特定されていないＩＣタグは、当該リーダ・ライタに対して送信するデータに所定の符号化を施して当該データを送信し、
   前記複数のＩＣタグのうち前記リーダ・ライタによって特定されたＩＣタグは、当該リーダ・ライタに対して送信するデータに前記所定の符号化を施さずに当該データを送信することを特徴とする通信システム。
2. 前記複数のＩＣタグは、前記所定の符号化を行う符号化回路を有することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記符号化回路は、前記リーダ・ライタから送信されるＩＣタグを特定するコマンドに基づいて、前記送信するデータの所定の符号化を解除することを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
4. 前記符号化回路は、前記リーダ・ライタから送信される初期化コマンドに基づいて、前記送信するデータに所定の符号化を施したデータを送信することを特徴とする請求項２あるいは３に記載の通信システム。
5. 前記符号化回路は、当該符号化回路に供給される符号化クロックに基づいて、前記リーダ・ライタに対して送信するデータに前記所定の符号化を行う符号化処理回路を有することを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
6. 前記符号化回路は、前記複数のＩＣタグから１つのＩＣタグを特定するフラグに基づいて前記リーダ・ライタに対して送信するデータあるいは前記符号化処理回路の出力のいずれか一方を選択して出力する選択部を有することを特徴とする請求項５に記載の通信システム。
7. 前記所定の符号化はマンチェスタ符号化処理であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の通信システム。
8. 前記リーダ・ライタは、前記複数のＩＣタグから１つのＩＣタグを特定し、当該特定された１つのＩＣタグと通信を行うアンチコリジョン処理を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の通信システム。
9. 複数のＩＣタグとリーダ・ライタ間で通信を行う通信方法であって、
   前記複数のＩＣタグのうち前記リーダ・ライタとによって特定されていないＩＣタグは、当該リーダ・ライタに対して送信するデータに所定の符号化を施して当該データを送信し、
   前記複数のＩＣタグのうち前記リーダ・ライタによって特定されているＩＣタグは、当該リーダ・ライタに対して送信するデータに前記所定の符号化を施さずに当該データを送信することを特徴とする通信方法。
10. 前記リーダ・ライタは、前記複数のＩＣタグのうち、任意の１つのＩＣタグに当該ＩＣタグを特定するコマンドを送信し、
    当該ＩＣタグは、前記ＩＣタグを特定するコマンドに基づいて、前記リーダ・ライタに送信するデータに対する所定の符号化を行わずに当該データを送信することを特徴とする請求項９記載の通信方法。
11. 前記リーダ・ライタは、前記複数のＩＣタグに対して、初期化コマンドを送信し、
    前記複数のＩＣタグは、前記初期化コマンドに基づいて、前記リーダ・ライタに送信するデータに対して所定の符号化を施した信号を送信する特徴とする請求項９あるいは１０に記載の通信方法。
12. 前記リーダ・ライタは、前記複数のＩＣタグから送信される前記所定の符号化を施したデータに基づいて、前記複数のＩＣタグから任意の１つのＩＣタグを特定し、
    当該特定されたＩＣタグに対して前記ＩＣタグを特定するコマンドを送信することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の通信方法。
13. 前記所定の符号化はマンチェスタ符号化であることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の通信方法。
14. リーダ・ライタと無線通信を行うＩＣタグであって、
    前記リーダ・ライタから送信される無線信号を受信し、前記受信した信号に基づいて応答データを出力する制御回路と、
    前記応答データに所定の符号化処理を行い、符号化したデータを出力する符号化処理回路と、
    前記リーダ・ライタへ送信するデータとして、前記応答データと前記符号化したデータのうちのいずれか１を選択する選択回路と、を備えるＩＣタグ。
15. 前記選択回路は、前記リーダ・ライタ対して通信を行うＩＣタグが特定されたことを示すフラグに基づいて選択を行う、ことを特徴とする請求項１４に記載のＩＣタグ。
16. 符号化クロックを出力するクロック生成回路を備え、
    前記符号化処理回路は、前記応答データと前記符号化クロックを入力する２入力の排他的論理和回路を含む、ことを特徴とする請求項１４あるいは１５に記載のＩＣタグ。
17. 前記符号化処理回路は、マンチェスタ符号化処理を行う、ことを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載のＩＣタグ。
18. リーダ・ライタと複数のＩＣタグとの間で通信を行う第１の通信モードと、前記第１の通信モードにおける通信の後に前記リーダ・ライタと前記複数のＩＣタグのうちのいずれか１つのＩＣタグとの間で通信を行う第２の通信モードとで通信を行う通信システムであって、
    前記第１の通信モードにおいて、前記複数のＩＣタグは、所定の符号化処理を施してデータを前記リーダ・ライタへ送信し、
    前記第２の通信モードにおいて、前記複数のＩＣタグのうちのいずれか１つのＩＣタグは、前記所定の符号化処理を施さずにデータを前記リーダ・ライタへ送信することを特徴とする通信システム。
19. 前記第１の通信モードにおいて、前記リーダ・ライタが、前記複数のＩＣタグからいずれか１つのＩＣタグを特定し、当該特定されたＩＣタグと１対１のデータ通信を可能にするためのアンチコリジョン処理が行われる、ことを特徴とする請求項１８に記載の通信システム。
20. 前記第２の通信モードにおける前記複数のＩＣタグのうちのいずれか１つのＩＣタグは、前記アンチコリジョン処理によって特定されたＩＣタグである、ことを特徴とする請求項１９に記載の通信システム。
21. 前記符号化処理は、マンチェスタ符号化処理である、ことを特徴とする請求項１８乃至２０のいずれか１項に記載のＩＣタグ。
    

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