JP2008131221A - Moving body identification device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ICタグ等の移動情報通信体からなる応答器との間で無線通信を行う移動体識別装置に関し、特に周波数ホッピング通信方式を用いて無線通信を行う移動体識別装置に関する。 The present invention relates to a mobile unit identification apparatus that performs wireless communication with a responder including a mobile information communication unit such as an IC tag, and more particularly to a mobile unit identification apparatus that performs radio communication using a frequency hopping communication method.
ICチップ及びアンテナを有するICタグ(応答器)とリーダライタ(質問器)間の無線通信を用いた移動体識別装置やこれを用いたシステムは、流通、交通、医療等のさまざまな分野で実用化がはかられている。 A mobile object identification device using wireless communication between an IC tag (responder) having an IC chip and an antenna and a reader / writer (interrogator) and a system using the same are practically used in various fields such as distribution, transportation, and medical care. It has become difficult.
このようなICタグを用いたシステムにはさまざまな利用形態があるため、それぞれの目的に応じて異なった仕様が要求される。例えばベルトコンベア上を移送される製品にICタグを添付し、ベルトコンベア側に固定したリーダライタのアンテナを用いてICタグにデータを書き込んだり、データを読み出したりする場合には、これらICタグの向きや、位置による読み取りエラーを回避するために、リーダライタに複数のアンテナを設置することにより、ICタグの向きや、位置によるリーダライタとICタグ間の通信機能の低下をカバーしている。 Since such a system using an IC tag has various usage forms, different specifications are required for each purpose. For example, when an IC tag is attached to a product to be transported on a belt conveyor and data is written to or read from the IC tag using a reader / writer antenna fixed to the belt conveyor side, In order to avoid reading errors due to orientation and position, a plurality of antennas are installed in the reader / writer to cover a decrease in the communication function between the reader / writer and the IC tag depending on the orientation and position of the IC tag.
このように、複数アンテナを持つリーダライタでは、ICタグの向きや位置に応じてアンテナをスイッチで切り替える必要があるが、このアンテナをスイッチで切替える方式を有するリーダライタについては数多く提案がなされている。 As described above, in a reader / writer having a plurality of antennas, it is necessary to switch the antenna by a switch according to the direction and position of the IC tag. However, many proposals have been made for a reader / writer having a method of switching this antenna by a switch. .
アンテナを複数持ち、これらを選択スイッチで切替えるリーダライタの代表的な例としては、特許文献1に記載の構成がある。アンテナ切替え方式として、最大受信レベルが得られるアンテナを選択するため、データ通信前にそれぞれのアンテナを切替えながら受信レベルを検出し、最大受信レベルを得たアンテナをアンテナ制御器からの信号により選択して接続し、また、受信レベルに閾値を儲け、受信レベルがその定めた閾値以下の場合に他のアンテナへ切替えを行うなどの方法が示されている。この方式では、アンテナを切替えるスイッチのほかに、受信レベルの検出器と、検出レベル、閾値の記憶部、それらのレベルの比較手段、スイッチ切替えタイミングの制御手段などの追加機能が必要になる。
As a typical example of a reader / writer that has a plurality of antennas and switches them with a selection switch, there is a configuration described in
一方、RFIDシステムでは周波数ホッピング方式の使用が義務付けられている場合があり、これは広い周波数帯域の中の搬送波の周波数チャネルを一定の規則に従いながら一定の時間ごとに切り替えて使用する方式である。この方式では、特定の周波数チャネルで干渉(狭帯域干渉)が発生しても、別の周波数チャネルに切り替えることにより、狭帯域干渉を避けることができる利点がある。 On the other hand, there are cases where the use of a frequency hopping method is obligated in the RFID system, which is a method of switching and using a frequency channel of a carrier wave in a wide frequency band at a certain time while following a certain rule. This method has an advantage that even if interference (narrowband interference) occurs in a specific frequency channel, narrowband interference can be avoided by switching to another frequency channel.
図4は、従来のアンテナ切替方式を用いた周波数ホッピング通信方式を用いて無線通信を行う移動体識別装置のリーダライタと応答器であるICタグの一例のブロック構成図である。図4において、リーダライタ21は無線信号を送受信する送信部2および受信部7、送信と受信を分離制御するサーキュレータ3、サーキュレータ3に接続されたアンテナ5とアンテナ6およびそれらを切り替えるアンテナ切替えスイッチ4、無線信号の発生やアンテナ切替えの制御などをおこなう制御部1、受信レベルを検出する受信レベル検出部8からなり、制御部1には、アンテナの受信レベルを記憶し比較する受信レベル記憶部9と受信レベル比較部10、それに基づいてアンテナ切替えスイッチ4を制御するスイッチ制御部11とタイミング制御部12、無線搬送波周波数を制御するホッピング制御部13からなっている。一方、ICタグ22は情報が記録された記憶部16、受信データの復調、送信データの変調を行う変復調部15、アンテナ14からなる。
FIG. 4 is a block configuration diagram of an example of an IC tag that is a reader / writer and a responder of a mobile unit identification apparatus that performs wireless communication using a frequency hopping communication method using a conventional antenna switching method. In FIG. 4, a reader /
リーダライタ21の送信部2は、ホッピング制御部13で決定され送出された周波数の搬送波を制御部1から受けた質問データにより変調し送信信号として出力する。
The
上記送信信号はサーキュレータ3を通り、アンテナ切替えスイッチ4でアンテナ5かアンテナ6を選択されて出力され、質問データを載せた質問電波としてICタグ22へ放射される。この質問電波はICタグ22のアンテナ14で受信され、変復調器15で復調された後、質問データに応じ、記憶部16のデータ読み出しや書き込みなどの処理を行い、変復調器15から再びアンテナ14を介して応答データを載せた応答電波として送信される。
The transmission signal passes through the
ICタグ22から送信された応答電波は、リーダライタ21において、アンテナ切替えスイッチ4で選択されたアンテナ5かアンテナ6で受信され、この受信信号はサーキュレータ3を通り、受信部7で復調され、制御部1にその受信データが送られる。また、受信部7に接続された受信レベル検出部8では受信信号の受信レベルを検出し、それを記憶部9へ一時保管すると同時に、あらかじめ決められたアンテナ切替えを行うべき受信レベルの閾値と今回受信した受信レベルを受信レベル比較部10にて比較を行い、アンテナを切替える必要があるかどうか判断し、切替える必要がある場合にはスイッチ制御部11からアンテナ切替えスイッチ4へ切替え信号が送られ、アンテナを切替える。
The response radio wave transmitted from the
また、上記構成でリーダライタ21とICタグ22の通信を行う以前に最大受信感度のアンテナを選択しておく必要がある場合には、送受信の同期を得るためのプリアンブル信号を利用するなどの細かな制御や、通信プロトコルを考慮した切替えのアルゴリズムの導入が必要である。
Further, when it is necessary to select an antenna having the maximum reception sensitivity before performing communication between the reader /
上記従来例は、受信信号レベルに依存してアンテナ切替えスイッチを制御するため非常に回路が複雑となるが、受信信号レベルに依存せず、任意のタイミングで、ある時間内にすべてのアンテナを切替えて読取り領域をカバーすることにより、アンテナ切替えのアルゴリズムを簡易化している例もある。 In the above conventional example, the antenna changeover switch is controlled depending on the received signal level, so the circuit becomes very complicated. However, it does not depend on the received signal level, and all antennas are switched within a certain time at an arbitrary timing. In some cases, the antenna switching algorithm is simplified by covering the reading area.
従来の方式では、上述のように、受信レベルによりアンテナを切替える場合にはアンテナ切替え動作のために受信レベルを監視、比較する手段などが必要であり、また、受信レベルを監視せず、アンテナ切替え動作を行う移動体識別装置においても、周波数ホッピングとアンテナ切替えのタイミングを測りながら切替え制御信号を送出する手段が必要で有り、ハードウェア面、ソフトウェア面のコスト増加は避けられない。 In the conventional method, as described above, when the antenna is switched depending on the reception level, means for monitoring and comparing the reception level is necessary for the antenna switching operation, and the antenna switching is performed without monitoring the reception level. Even in a moving body identification apparatus that performs an operation, means for sending a switching control signal while measuring the timing of frequency hopping and antenna switching is necessary, and an increase in hardware and software costs is inevitable.
そこで、本発明の課題は、通信範囲やICタグの配置方法に対する適応範囲を拡大するためにアンテナを複数化する場合、アンテナ切替えスイッチとこれにかかる制御機能、制御ソフトを新たに用意する必要がなく、簡単な構成で上記の範囲の拡大の効果が得られる移動体識別装置を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to provide a new antenna changeover switch and a control function and control software related to this when a plurality of antennas are used in order to expand the adaptive range for the communication range and IC tag placement method. The object of the present invention is to provide a mobile object identification device that can achieve the effect of expanding the above range with a simple configuration.
上記課題を達成するため、本発明の移動体識別装置は、応答器との間で周波数ホッピング通信方式を用いて無線通信を行う質問器を有する移動体識別装置において、前記質問器は無線信号を送受信する送受信部と、複数のアンテナと、該複数のアンテナと前記送受信部との間に挿入された分波器とを有し、該分波器により前記無線信号の周波数に応じて前記送受信部に接続されるアンテナを切り替えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a mobile object identification device according to the present invention includes an interrogator that performs radio communication with a responder using a frequency hopping communication method, wherein the interrogator transmits a radio signal. A transmission / reception unit for transmitting / receiving, a plurality of antennas, and a duplexer inserted between the plurality of antennas and the transmission / reception unit, and the transmission / reception unit according to the frequency of the radio signal by the duplexer The antenna connected to is switched.
本発明は応答器との間で周波数ホッピング通信方式を用いて無線通信を行う複数アンテナを有する質問器において、周波数ホッピングを行う全周波数帯域を上記アンテナの数に応じた周波数帯域に分波する分波器を備え、その分波された周波数帯域に応じてそれぞれ異なるアンテナを動作させることにより前記課題を解決した。すなわち、質問器の送信信号はその周波数によって分波器により電気的に接続されるアンテナが選択されて質問電波が放射され、アンテナから受信された受信信号はその周波数によって受信部に電気的に接続されるアンテナが選択される。 The present invention relates to an interrogator having a plurality of antennas that perform radio communication with a responder using a frequency hopping communication method, and demultiplexes all frequency bands for frequency hopping into frequency bands corresponding to the number of antennas. The above-mentioned problems have been solved by providing a waver and operating different antennas according to the demultiplexed frequency bands. That is, the transmission signal of the interrogator is selected by the antenna that is electrically connected by the duplexer according to its frequency, and the interrogation radio wave is radiated, and the received signal received from the antenna is electrically connected to the receiving unit by the frequency The antenna to be selected is selected.
以上のように、本発明の移動体識別装置では、通信範囲やICタグの配置方法に対する適応範囲を拡大するためにアンテナを複数化する場合、アンテナ切替えスイッチとこれにかかる制御機能、制御ソフトを新たに用意する必要がなく、簡単な構成で上記の範囲の拡大の効果が得られる。 As described above, in the mobile unit identification device of the present invention, when a plurality of antennas are used in order to expand the adaptive range for the communication range and the IC tag arrangement method, the antenna changeover switch and the control function and control software related thereto are provided. There is no need to prepare a new one, and the effect of expanding the above range can be obtained with a simple configuration.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明による移動体識別装置のリーダライタ(質問器)の一実施の形態を示すブロック構成図である。図1において、リーダライタ20は無線信号を送受信する送受信部を構成する送信部2および受信部7と、アンテナ5、アンテナ6と、アンテナ5および6と送受信部との間に挿入された分波器40とを有している。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a reader / writer (interrogator) of a mobile unit identification apparatus according to the present invention. In FIG. 1, a reader /
また、従来のリーダライタと同様に送信と受信を分離制御するサーキュレータ3を有し、サーキュレータ3は分波器40に接続されている。制御部1には無線搬送波周波数を制御するホッピング制御部13が設置されている。本リーダライタ20も図4に示したICタグ22との間で周波数ホッピング通信方式を用いて無線通信を行う。
Further, similarly to a conventional reader / writer, it has a
また、本リーダライタ20の分波器40の特性例を図2に示す。縦軸が減衰量、横軸が周波数であり、分波器40は周波数ホッピングを行う全周波数帯域43をアンテナ5と6に応じた2つの周波数帯域であるA帯域44とB帯域45に分波する。分波特性41はサーキュレータ3側の端子とアンテナ5側の端子間の減衰特性を示し、分波特性42はサーキュレータ3側の端子とアンテナ6側の端子間の減衰特性を示す。本例では図2に示すようにA帯域44の信号はアンテナ6側の経路は減衰が大きいためアンテナ5へ接続され、B帯域45の信号はアンテナ5側の経路は減衰が大きいためアンテナ6へ接続されることになる。
An example of the characteristics of the
したがって、本発明の移動体識別装置の本実施の形態のリーダライタの動作は以下の通りである。 Therefore, the operation of the reader / writer of this embodiment of the mobile object identification device of the present invention is as follows.
図1において、従来と同様に、リーダライタ20の送信部2は、ホッピング制御部13で決定され送出された周波数の搬送波を制御部1から受けた質問データにより変調し送信信号として出力する。
In FIG. 1, the
上記送信信号はサーキュレータ3を通り、分波器40に入射する。ここで、上記の搬送周波数がA帯域44内にあれば送信信号はアンテナ5に送信され、搬送周波数がB帯域45内にあれば送信信号はアンテナ6に送信され出力され、質問データを載せた質問電波としてICタグへ放射される。この質問電波はICタグで受信された後、質問データに応じ、データ読み出しや書き込みなどの処理を行った後、応答データを載せた応答電波としてICタグからリーダライタ20のアンテナ5および6に向けて送信される。
The transmission signal passes through the
ICタグから送信された応答電波はリーダライタ20において、分波器40に入射し、その周波数がA帯域44にあればアンテナ5からの受信信号が、B帯域45にあればアンテナ6からの受信信号がサーキュレータ3に入射し、受信部7で復調され、制御部1にその受信データが送られ処理される。
The response radio wave transmitted from the IC tag is incident on the
上述のように、アンテナ5またはアンテナ6のどちらを使用して応答器と通信を行うかは、その時の通信に使用する搬送波周波数によって決まり、図2のように搬送波周波数がA帯域44(f1〜f2間)ではアンテナ5、B帯域45(f2〜f3)間ではアンテナ6で通信することになる。
As described above, communication with the responder using the
分波器40は、厳密にはA帯域44とB帯域45の境目付近(図2においてf2m〜f2p間)では通過特性の減衰または2つのアンテナでの送受信号の干渉が生じるため、送受信電力が十分でない場合も有りうるが、周波数ホッピング通信方式では、特定の周波数での一時的な送受信の障害があっても周波数が周期的に切り替わることによりその状態は回避されることから問題は生じない。また、1組の質問データ、応答データの送受を複数の周波数を切り替えて行うことにより、リーダライタとICタグ間の通信環境が最適なアンテナが選択され得るので読み取りエラーが回避される。
Strictly speaking, in the
また、上記実施の形態では、アンテナの数および分波器の分割周波数帯域が2つの場合の例を示したが、分波器を図3に示すように3つの周波数帯域に分波する分波器とすることも可能であり、またアンテナの数に応じて4つ以上に分波することも可能である。 In the above embodiment, an example in which the number of antennas and the division frequency band of the duplexer are two has been described. However, the demultiplexer divides the duplexer into three frequency bands as shown in FIG. It is also possible to make a device, and it is also possible to demultiplex into four or more according to the number of antennas.
また、上記実施の形態のリーダライタの構成はあくまで一例であって、リーダライタの構成を限定するものではなく、例えば、送受信の分離制御部であるサーキュレータを用いず、送信、受信それぞれの専用アンテナを別に持つ場合であっても、送信アンテナと送信部間および受信アンテナと受信部間にそれぞれ分波器を設置し、送信アンテナおよび受信アンテナを複数化することができる。また、送信アンテナか受信アンテナのどちらか一方の経路に分波器を設置してその一方のアンテナのみを複数化することも可能である。 In addition, the configuration of the reader / writer in the above embodiment is merely an example, and the configuration of the reader / writer is not limited. For example, a dedicated antenna for transmission and reception is used without using a circulator as a transmission / reception separation control unit. Even if a separate antenna is provided, a duplexer can be installed between the transmission antenna and the transmission unit, and between the reception antenna and the reception unit, respectively, so that a plurality of transmission antennas and reception antennas can be provided. It is also possible to install a duplexer in one of the transmission antenna and reception antenna paths and make only one of the antennas plural.
以上のように、本発明によれば、通信範囲やICタグの配置方法に対する適応範囲を拡大するためにアンテナを複数化する場合、従来から用いられているスイッチ切替えによる移動体識別装置に比較し、アンテナ切替えスイッチとこれにかかる制御機能、制御ソフトを新たに用意する必要がなく、簡単な構成で上記の範囲の拡大の効果が得られる。 As described above, according to the present invention, when a plurality of antennas are used in order to expand the adaptive range with respect to the communication range and the IC tag placement method, it is compared with a conventional mobile unit identification device using switch switching. In addition, it is not necessary to newly prepare an antenna changeover switch, a control function and control software related thereto, and the effect of expanding the above range can be obtained with a simple configuration.
1 制御部
2 送信部
3 サーキュレータ
4 アンテナ切替えスイッチ
5、6、14 アンテナ
7 受信部
8 受信レベル検出部
9 受信レベル記憶部
10 受信レベル比較部
11 スイッチ制御部
12 タイミング制御部
13 ホッピング制御部
15 変復調部
16 記憶部
20、21 リーダライタ
22 ICタグ
40 分波器
41、42、47 分波特性
43 全周波数帯域
44 A帯域
45 B帯域
46 C帯域
DESCRIPTION OF
Claims (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010021684A (en) * | 2008-07-09 | 2010-01-28 | Panasonic Corp | Rfid system, rfid reader-writer, rfid tag, and rfid communication method |
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WO2005125045A1 (en) * | 2004-06-15 | 2005-12-29 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Antenna diversity arrangement and method |
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