JP2008177775A - 無線認証システム - Google Patents

Abstract

【課題】部屋の入退室管理や商品の在庫管理などに使用され、質問器がＬＦ帯の誘導磁界を発生し、応答器がそれに応答して内蔵電池を電源としてＵＨＦ帯の信号で識別情報（ＩＤ）を含む応答信号を返信することで、前記応答器を認証するようにしたＬＦ帯、ＵＨＦ帯併用の無線認証システムにおいて、低コスト化を図る。
【解決手段】ＵＨＦ帯に複数の通信スロットを設定し、応答器３２は、応答信号をランダムに選択した通信スロットにて返信することで、１台の質問器３１の認証エリアに多数の応答器３２が存在する場合にも、各応答器３２からの応答信号の衝突の可能性を低くし（トラヒックを抑え）、的確に認証できるようにすることができる。さらに、質問器３１が応答器３２を認証したことを、ＬＦ帯の誘導磁界に重畳して送信する。したがって、応答器３２側にＵＨＦ帯の受信機を設ける必要はなく、低コスト化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦＩＤ(RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION)システムに用いられ、応答器（ＩＣタグ）が、起動装置から非接触で起動されて情報を受け、認証装置へ情報を送出する、バッテリを内蔵するアクティブ型の非接触ＩＣタグシステムまたはＩＣカードシステムなどとして実現される無線認証システムに関する。

図１５は、無線認証システムの典型的な従来技術を示すブロック図である。この無線認証システムは、前記起動装置および認証装置を構成する質問器１に、前記応答器２を備えて構成される。たとえば、図１６で示すように部屋３の入退室管理に使用される場合、質問器１はドア４の近辺に取り付けられ、どのユーザが部屋３内に存在し、何時に出入りしたかなどを管理することができ、また物品管理に使用される場合、質問器１は倉庫の入口近辺や搬送経路に取り付けられ、どの商品が何時出入荷したか、倉庫内にどの商品が幾つ存在するのかなどを管理することができる。

質問器１は、制御回路１１で生成した起動信号を、ＬＦ帯送信回路１２において、誘導磁界の信号成分に重畳し、増幅してＬＦアンテナ１３から第１の無線通信方式（ＬＦ）にて応答器２に向けて送信する。これによって、応答器２の周囲には認証エリア５が形成され、その認証エリア５内に入ったユーザ６などが所持する応答器２では、質問器１からの前記起動信号をＬＦアンテナ２１で受信した後に、ＬＦ帯受信回路２２が制御回路２３を起動し、該制御回路２３は自身に予め設定されている固有の識別情報（ＩＤ）を含む応答信号を生成し、ＲＦ送受信回路２４からＲＦアンテナ２５を介して、第２の無線通信方式（ＵＨＦ）にて、質問器１に対して返信する。

前記応答信号は、質問器１のＲＦアンテナ１４からＲＦ送受信回路１５で受信され、前記制御回路１１に入力されて、応答した応答器を識別する。識別した応答器が予め登録された識別情報を有するものであれば、制御回路１１は、前記ＲＦ送受信回路１５からＲＦアンテナ１４を介して、前記第２の無線通信方式（ＵＨＦ）にて、認証完了した応答器２の識別情報をＡＣＫ信号として送信する。そのＡＣＫ信号をＲＦアンテナ２５からＲＦ送受信回路２４で受信すると、制御回路２３は応答信号の送信を終了する。制御回路１１はまた、認証を完了した際には、表示部１６とブザー１８とで認証完了を示すと同時に、ドア４の解錠を行う。

このようにＬＦ帯（長波帯：３０〜３００ｋＨｚ）の起電力で応答器２を起動させて、制御回路２３が、ＲＦ送受信回路２４に、内蔵電池２６を電源として、ＵＨＦ帯（極超短波帯：３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）の応答信号を返信させる従来技術は、たとえば特許文献１に示されている。このような構成で、前記認証エリア５を、１．５〜２ｍの比較的狭い範囲に正確に規定することができるようになっている。また、ＵＨＦ帯のＲＦ送受信回路２４の消費電力が１０〜２０ｍＡと大きいのに対して、ＬＦ帯のＬＦ帯受信回路２２が数μＡの微弱な電力で起動するので、待機状態でそのＲＦ送受信回路２４を使用しないことで、前記内蔵電池２６の電力消費を抑え、応答器２の長寿命化が図られている。

ところが、この特許文献１の従来技術は、前記のようなセンサなどを有するＩＣチップのシステムとして使用され、質問器１は、呼出すべき応答器２の識別情報が予め分っていて、指定して呼出す。したがって、その認証手順は、図１７で示すように、質問器１は、ＬＦ帯で起動信号を所定の周期で繰返し送信しており、その起動信号によって指定された応答器２がＵＨＦ帯で応答信号を返信している。その応答信号で識別情報が認証された応答器（図１７の例では、始めのサイクルでＩＤ１，ＩＤ３、次のサイクルでＩＤ２）に対して、質問器１はＵＨＦ帯でＡＣＫ信号を送信する。

これに対して、前記図１６で示すような部屋３の入退室管理や物品管理に使用される場合、応答器２としては、識別情報（ＩＤ）の分らない多数の応答器が認証エリア５内に存在する可能性がある。そのような場合、質問器１からの任意の応答器を起動させる起動信号に応答して、各応答器２が一斉に応答信号を返信するので、衝突が生じてしまい、いつまで経っても認証が進まないという問題がある。

そこで、このような問題を解決する従来技術としては、特許文献２が挙げられる。その従来技術によれば、応答信号を返信するために複数の通信スロットを設定しておき、起動信号を受信した応答器は、任意の通信スロットで応答信号を返信する。これによって、応答信号の衝突が抑えられ、多数の応答器を順次認証してゆくことができるようになっている。
特開２００６−７２７０６号公報 特開平１１−２０５３３４号公報

特許文献２の従来技術では、ランダムにスロットを指定して、応答信号の衝突を回避することは記載されているものの、質問器から応答器へ識別情報（ＩＤ）を認証したことを表すＡＣＫの送り方については示されていない。このＡＣＫを送り返さないと、応答器は質問器のエリア内に存在する限り、応答信号の返信を継続し、応答器が増加する程、衝突も増加してしまう。すなわち、特許文献２の従来技術では、質問器が所定の処理をするというだけで、その所定の処理をしたら、応答器はそれ以上応答しないようになっている。一方、特許文献１の従来技術では、第２の無線通信方式（ＵＨＦ）で識別情報（ＩＤ）を認証したことを表すＡＣＫを送信しており、応答器２では、送受信回路２４となって、ＵＨＦ帯の受信回路が搭載され、コストが嵩むという問題がある。

本発明の目的は、認証装置で応答器が認証されたことを、認証装置から応答器へ低コストに伝達することができる無線認証システムを提供することである。

本発明の無線認証システムは、起動装置と、１または複数の応答器と、認証装置とを備え、前記起動装置が第１の無線通信方式にて誘導磁界を発生し、前記応答器が、その誘導磁界に応答して起動し、予め個別に設定された識別情報を含む応答信号を第２の無線通信方式にて送信することで、前記認証装置が前記応答器を認証するようにした無線認証システムにおいて、前記第２の無線通信方式では、前記第１の無線通信方式での誘導磁界の発生期間の間に複数の通信スロットが設定され、前記応答器は、ランダムに選択した通信スロットにて応答信号を返信し、前記認証装置は、前記認証した応答器の前記識別情報を、前記起動装置が以降に送信する前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、重畳して送信させることを特徴とする。

上記の構成によれば、起動装置が第１の無線通信方式であるＬＦ帯の信号をコイルに与えて誘導磁界を発生し、前記応答器が、その誘導磁界をコイルで受信してその起電力で起動し、第２の無線通信方式であるＵＨＦ帯の信号で予め個別に設定された識別情報（ＩＤ）を含む応答信号を返信し、その応答信号を認証装置が受信することで、前記応答器を認証するようにしたＬＦ帯、ＵＨＦ帯併用の無線認証システムにおいて、前記第１の無線通信方式では、誘導磁界の発生を周期的に行い、誘導磁界が発生されない休止期間を設定して、その間に前記第２の無線通信方式で各応答器が応答するようにし、前記第２の無線通信方式では、その休止期間に複数の通信スロットを設定し、前記応答器は、ランダムに選択した通信スロットにて自身の識別情報を送信する。前記起動装置と認証装置とが一体となって質問器が構成されるようにしてもよい。

したがって、部屋の入退室管理や商品の在庫管理などに使用される場合のように、１台の起動装置および認証装置のエリアに多数の応答器が存在する場合にも、各応答器からの応答信号の衝突の可能性を低くし（トラヒックを抑え）、的確に認証できるようにすることができる。

また、各応答器は、自身が認証装置に認証されたことが分らないと、前記誘導磁界が検知される限り、前記応答信号を返信し続けるので、認証装置は、認証した応答器の識別情報を送信する。したがって、自身の識別情報の送信が検知された応答器は、応答信号の返信を止めるので、トラヒックを一層低減し、認証装置側での認証をさらにし易くすることができる。

さらにまた、その識別情報の送信を、前記起動装置を介して、第１の無線通信方式による誘導磁界の変調で行うので、応答器側に、第２の無線通信方式であるＵＨＦ帯の信号の受信機を設ける必要はなく、低コスト化を図ることができる。

なお、前記認証装置からの認証した応答器の識別情報の送信は、所定期間継続し、応答器側で充分認証できるであろう時間が経過する頃にタイムアウト処理で停止するようにしてもよく、応答器側からその識別情報を受信したことを表す応答信号（ＡＣＫ）が返信された時点で送信を停止するようにしてもよい。

また、本発明の無線認証システムでは、前記起動装置から送信される識別情報は、上位の共通ビット部分を省いた下位の前記個別に設定された部分であることを特徴とする。

上記の構成によれば、返信する識別情報のパケット長を短くすることができ、ビットレートの少ない前記第１の無線通信方式（ＬＦ）であっても、多くの応答器に対する識別情報を送信することができ、或いは長い時間、１つの応答器に対する識別情報を送信し続け、確実に受信させることができる。

さらにまた、本発明の無線認証システムでは、前記起動装置から送信される識別情報は、前記認証した応答器が送信に使用したスロット番号であることを特徴とする。

上記の構成によれば、認証装置は、前記識別情報として、認証した応答器の識別情報（ＩＤ）ではなく、認証した応答器が返信に使用したスロット番号を送信する。

したがって、送信するのは識別情報（ＩＤ）よりもパケット長が短いスロット番号であるので、ビットレートの少ない前記第１の無線通信方式（ＬＦ）であっても、多くの応答器に対するスロット番号を送信することができ、或いは長い時間、１つの応答器に対するスロット番号を送信し続け、確実に受信させることができる。

また、本発明の無線認証システムでは、前記第２の無線通信方式における複数の通信スロットの一部が優先スロットとして設定され、前記応答器は、前記応答信号を予め定める回数以上返信しても、前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、前記自身の識別情報が重畳されて送信されて来ない場合は、前記優先スロットで応答信号を再度送信し、前記予め定める回数未満の返信回数では、前記優先スロットを除く残余の通信スロットで応答信号を再度送信することを特徴とする。

上記の構成によれば、応答信号を或る所定の回数以上返信しても認証装置側で自身が認証されない（返信した応答信号に対して、認証完了を通知する確認ビット（ＡＣＫ）が受信されない）場合、その応答器は、優先スロットにて応答信号を返信し、そうでない場合には、前記優先スロットを除く残余の通信スロットで応答信号を再度返信する。

したがって、認証されない場合には、新たにＬＦ帯の起動エリアに入ってくる応答器よりも優先的に認証を完了するので、認証漏れの発生を抑えることができる。

さらにまた、本発明の無線認証システムでは、前記誘導磁界の発生期間の間に、前記第２の無線通信方式に優先スロットが設定され、前記応答器は、前記応答信号を返信してから、予め定める時間以内に前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、前記自身の識別情報が重畳されて送信されて来ない場合は、前記優先スロットで識別情報を再度送信することを特徴とする。

上記の構成によれば、前記応答信号を返信してから、予め定める時間以上経過しても認証装置側で自身が認証されない（返信した応答信号に対して、認証完了を通知する確認ビット（ＡＣＫ）が受信されない）場合、その応答器は、優先スロットにて応答信号を返信する。前記第２の無線通信方式と第１の無線通信方式とは周波数帯域が分離されているので、前記優先スロットでの返信が誘導磁界に影響を与えることはない。

したがって、認証されなかった場合には、他の応答器よりも優先的に応答信号を返信して認証してもらうので、認証漏れの発生を抑えることができる。また、前記優先スロットと共に、通常の応答信号の返信用の通信スロットの一部を優先スロットとして、再度応答信号を返信するようにしてもよい。その場合、認証に失敗した応答器の数が誘導磁界の休止期間に設定できるスロット数よりも多い場合に、認証成功確率が高くなり、好適である。

また、本発明の無線認証システムでは、前記応答器は、前記自身の識別情報を含む応答信号を予め定める回数以上返信しても、前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、前記自身の識別情報が重畳されて送信されて来ない場合は、前記第１の無線通信方式による誘導磁界の送信中に、前記第２の無線通信方式で送信要求信号を送信し、前記送信要求信号を受信した認証装置は、前記起動装置に、前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、送信停止信号を重畳して送信させ、送信要求信号を送信した応答器以外の応答器による応答信号の返信を休止させることを特徴とする。

上記の構成によれば、応答信号を或る所定の回数以上返信しても認証装置側で自身が認証されない（返信した応答信号に対して、認証完了を通知する確認ビット（ＡＣＫ）が受信されない）場合、その応答器は、前記第２の無線通信方式で送信要求信号を送信し、前記送信要求信号を受信した認証装置は、前記起動装置に、前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、送信停止信号を重畳して送信させ、これを受信した各応答器に応答信号の返信を休止させ、すなわち黙らせる。そして、送信要求信号を送信した応答器だけが応答信号を返信する。

したがって、先にエリアに到着しているが、返信した通信スロットが他の応答器と重なってしまい、認証に所定の回数失敗した応答器は、送信要求信号を送信することで、総ての通信スロットが優先スロットとなって自身だけが使用することができ、認証装置に、応答信号を確実に受信させることができる。

さらにまた、本発明の無線認証システムでは、前記第２の無線通信方式には、前記応答信号の返信に使用されない制御スロットが設定され、前記応答器は、前記自身の識別情報を含む応答信号を予め定める回数以上返信しても、前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、前記自身の識別情報が重畳されて送信されて来ない場合は、前記制御スロットを用いて送信要求信号を送信し、前記送信要求信号を受信した認証装置は、前記起動装置に、前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、送信停止信号を重畳して送信させ、送信要求信号を送信した応答器以外の応答器による応答信号の送信を休止させることを特徴とする。

上記の構成によれば、応答信号を或る所定の回数以上返信しても認証装置側で自身が認証されない（返信した応答信号に対して、認証完了を通知する確認ビット（ＡＣＫ）が受信されない）場合、その応答器は、前記第２の無線通信方式で送信要求信号を送信し、前記送信要求信号を受信した認証装置は、前記起動装置に、前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、送信停止信号を重畳して送信させ、これを受信した各応答器に応答信号の返信を休止させ、すなわち黙らせる。そして、送信要求信号を送信した応答器だけが応答信号を返信する。

したがって、先にエリアに到着しているが返信した通信スロットが他の応答器と重なってしまい、認証に所定の回数失敗した応答器は、送信要求信号を送信することで、総ての通信スロットが優先スロットとなって自身だけが使用することができ、認証装置に、応答信号を確実に受信させることができる。また、その送信要求信号の送信に第２の無線通信方式における制御スロットを用いることで、次の誘導磁界の発生サイクルで送信する場合に比べて、１サイクル早く認証装置に送信要求信号を送信することができる。

また、本発明の無線認証システムでは、前記認証装置は、各応答器から返信される前記応答信号のレベルを検知し、検知されたレベルが予め定めるレベル以上である場合には、前記起動装置に、前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、選択要求信号を重畳して送信させ、その選択要求信号を受信した応答器は、その選択要求信号による送信許可条件に自身が一致する場合に、前記応答信号の返信を行うことを特徴とする。

上記の構成によれば、認証装置は各応答器から返信される前記応答信号のレベルをＲＦ信号エネルギー（たとえばＲＳＳＩ値が所定のレベル以上あるか否か）などからモニタしており、前記第２の無線通信方式（ＵＨＦ）における１または複数の通信スロットについて、応答信号の復調が不可能であるものの、応答信号のレベルが予め定めるレベル以上である場合には、その通信スロットで応答信号を返信した応答器が多すぎるものと判断して、前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、選択要求信号を重畳して送信させる。前記選択要求信号は、たとえばユニークワード（ＵＷ）やプライオリティＩＤ、グループＩＤという既存既定枠内のビット表現データを使用して表現することができる。たとえば、優先的なアクセス権を持つ前記プライオリティＩＤを使用する場合には、応答器側のＩＤが奇数であるものを応答させるか、偶数であるものを応答させるか、あるいは応答器側のグループＩＤがどういう値のものを応答させるか等を指定することで実現することができる。一方、前記既存既定枠内のビット表現データを使用しない前記選択要求信号の記述条件として、たとえばエリアに到達して（誘導磁界を受けて起動して）からの時間が所定時間以上であるかないかなどに設定することができる。その選択要求信号を受信した応答器は、前記の送信許可条件に自身が一致する場合に、前記応答信号の返信を行う。

したがって、多数の応答器に選択応答を行わせ（多数の応答器の間引きを行い）、トラヒックを削減することができ、システムの運用の中で当初想定した以上に応答器の到着の集中や到着頻度の増加が生じても、応答信号の衝突発生状況を監視し、状況の変化に対応することができる。

さらにまた、本発明の無線認証システムでは、前記選択要求信号は、電池残量レベルが予め定める値以上であるか否かであることを特徴とする。

上記の構成によれば、上述のように多数の応答器に選択応答を行わせ、トラヒックを削減するにあたって、前記選択要求信号に前記既存既定枠内のビット表現データを使用せず、その選択要求信号の記述条件として、電池残量レベルが予め定める値以上であるか否かとする。

したがって、電池残量の少ないものを優先して応答信号の返信許可を与える。すなわち、認証装置側が基準となる残量のデータを送り、それ以上の応答器は黙らせる。これによって、電池切れによる認証漏れを減少することができる。

また、本発明の無線認証システムでは、前記通信スロットの数は可変であり、前記認証装置は、予め定める時間当りに認証した応答器数に応じて使用すべき通信スロット数を決定し、前記起動装置が以降に送信する前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、重畳して送信させることを特徴とする。

上記の構成によれば、応答器が応答信号を返信する通信スロットの数を固定せず、適宜増減可能とし、前記認証装置は、予め定める時間当りに認証した応答器数、すなわち応答信号の発生頻度やスロットの利用状況に応じて、応答器数が多くなる程、使用すべき前記通信スロット数を多くして、その最大使用可能な通信スロット数を起動のたびに指定し、応答器は、その最大値の範囲で任意の通信スロットを選択して応答信号を返信する。

したがって、エリア内の応答器数が少ないときには、前記誘導磁界の送信から応答信号の受信サイクルを短くして、新たな応答器のエリア内への到着に対する応答性を高めることができるとともに、エリア内の応答器数が多いときには、通信スロット数を多くして、その１サイクルでできるだけ多くの応答器を認証することができる。こうして、応答器のエリア内への到着の頻度や同時到着数の変化に対応することができる。

さらにまた、本発明の無線認証システムでは、前記第１の無線通信方式による送信信号には、使用可能な通信スロット数のデータおよびスロットＩＤのデータが含まれており、前記認証装置は、前記スロットＩＤのデータの内、前記使用可能なスロットに対応したＩＤデータまでを誤り判定の対象ビットとして、誤り判定ビットを生成することを特徴とする。

上記の構成によれば、前記認証装置は、前記誘導磁界に重畳させた信号によって応答器に通信スロットを認識させるにあたって、上述のように可変としたスロット数を使用可能な通信スロット数のデータとして送信するとともに、各通信スロットのＩＤのデータも送信する。そして、実際に送信するデータには、ユニークワードや、該認証装置のＩＤおよび時刻などのデータが含まれ、前記スロットＩＤは全スロット分を含めた固定長のデータとされる。ただし、誤り判定の対象は実際に有効なビットだけとされ、前記スロットＩＤは全スロット分ではなく、使用可能なスロット分だけとされる。

したがって、使用しないスロットのＩＤデータに対応した意味のないビットを誤り検知対象から外すことで、フレーム誤りの可能性を小さくし、フレームの破棄の発生を軽減できる。

また、本発明の無線認証システムでは、前記起動装置および認証装置は質問器を構成し、前記質問器は、起動信号を生成する制御回路と、前記起動信号を誘導磁界の信号成分に重畳して前記第１の無線通信方式にて前記応答器へ送信するＬＦ帯送信回路およびＬＦアンテナと、前記応答器からの前記応答信号を受信し、前記制御回路へ与えるＲＦアンテナおよびＲＦ受信回路とを備えて構成され、前記応答器は、前記質問器からの起動信号を受信するＬＦアンテナおよびＬＦ帯受信回路と、内蔵電池と、受信された前記起動信号で起動され、予め設定されている固有の識別情報を含む応答信号を生成する制御回路と、前記内蔵電池を電源として、前記応答信号を前記第２の無線通信方式にて質問器に対して返信するＲＦ送信回路およびＲＦアンテナとを含むことを特徴とする。

上記の構成によれば、質問器がＬＦ帯（長波帯：３０〜３００ｋＨｚ）の起電力で応答器を起動させて、応答器側の制御回路が、ＲＦ送信回路に、内蔵電池を電源とさせて、ＵＨＦ帯（極超短波帯：３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）の応答信号を返信させることで、ＵＨＦ帯のＲＦ送信回路の消費電力が１０〜２０ｍＡと大きくても、ＬＦ帯のＬＦ帯受信回路が数μＡの微弱な電力で起動するので、待機状態でＲＦ送信回路を使用しないことで、比較的長距離の通信を実現しつつも、前記内蔵電池の電力消費を抑え、応答器の長寿命化を図ることができる。

さらに、前記ＵＨＦ帯に対して、応答器側は送信のみの単方向通信であり、質問器側で認証を完了したしたことを表す該応答器の識別情報は前記起動信号の次回以降の送信フレームに含めて送信するので、応答器側にＲＦ受信回路は不要になり、低コスト化を図ることができる。

本発明の無線認証システムは、以上のように、起動装置が第１の無線通信方式であるＬＦ帯の信号をコイルに与えて誘導磁界を発生し、応答器が、その誘導磁界をコイルで受信してその起電力で起動し、第２の無線通信方式であるＵＨＦ帯の信号で予め個別に設定された識別情報（ＩＤ）を含む応答信号を返信し、その応答信号を認証装置が受信することで、前記応答器を認証するようにしたＬＦ帯、ＵＨＦ帯併用の無線認証システムにおいて、前記第１の無線通信方式では、誘導磁界の発生を周期的に行い、誘導磁界が発生されない休止期間を設定して、その間に前記第２の無線通信方式で各応答器が応答するようにし、前記第２の無線通信方式では、その休止期間に複数の通信スロットを設定し、前記応答器は、ランダムに選択した通信スロットにて自身の識別情報を送信する。

それゆえ、部屋の入退室管理や商品の在庫管理などに使用される場合のように、１台の起動装置および認証装置のエリアに多数の応答器が存在する場合にも、各応答器からの応答信号の衝突の可能性を低くし（トラヒックを抑え）、的確に認証できるようにすることができる。また、認証装置が、認証した応答器の識別情報を送信することで、自身の識別情報の送信が検知された応答器は、応答信号の返信を止めるので、トラヒックを一層低減し、認証装置側での認証をさらにし易くすることができる。さらにまた、その識別情報の送信を、前記起動装置を介して、第１の無線通信方式による誘導磁界の変調で行うので、応答器側に、第２の無線通信方式であるＵＨＦ帯の信号の受信機を設ける必要はなく、低コスト化を図ることができる。

また、本発明の無線認証システムは、以上のように、前記識別情報を、上位の共通ビット部分を省いた下位の前記個別に設定された部分とする。

それゆえ、返信する識別情報のパケット長を短くすることができ、ビットレートの少ない前記第１の無線通信方式（ＬＦ）であっても、多くの応答器に対する識別情報を送信することができ、或いは長い時間、１つの応答器に対する識別情報を送信し続け、確実に受信させることができる。

さらにまた、本発明の無線認証システムは、以上のように、前記識別情報を、前記認証した応答器が送信に使用したスロット番号とする。

それゆえ、送信するのは識別情報（ＩＤ）よりもパケット長が短いスロット番号であるので、ビットレートの少ない前記第１の無線通信方式（ＬＦ）であっても、多くの応答器に対するスロット番号を送信することができ、或いは長い時間、１つの応答器に対するスロット番号を送信し続け、確実に受信させることができる。

また、本発明の無線認証システムは、以上のように、前記第２の無線通信方式における複数の通信スロットの一部を優先スロットとして設定し、前記応答器は、前記応答信号を予め定める回数以上返信しても、前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、前記自身の識別情報が重畳されて送信されて来ない場合は、前記優先スロットで応答信号を再度送信し、前記予め定める回数未満の返信回数では、前記優先スロットを除く残余の通信スロットで応答信号を再度送信する。

それゆえ、前記応答信号を返信してから、予め定める時間以上経過しても認証装置側で自身が認証されない場合には、新たにＬＦ帯の起動エリアに入ってくる応答器よりも優先的に認証を完了するので、認証漏れの発生を抑えることができる。

さらにまた、本発明の無線認証システムは、以上のように、前記誘導磁界の発生期間の間に、前記第２の無線通信方式に優先スロットを設定し、前記応答器は、前記応答信号を返信してから、予め定める時間以内に前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、前記自身の識別情報が重畳されて送信されて来ない場合は、前記優先スロットで識別情報を再度送信する。

それゆえ、前記応答信号を返信してから、予め定める時間以上経過しても認証装置側で自身が認証されない場合には、他の応答器よりも優先的に応答信号を返信して認証してもらうので、認証漏れの発生を抑えることができる。

また、本発明の無線認証システムは、以上のように、応答信号を或る所定の回数以上返信しても認証装置側で自身が認証されない場合、その応答器は、前記第１の無線通信方式による誘導磁界の送信中に、前記第２の無線通信方式で送信要求信号を送信し、前記送信要求信号を受信した認証装置は、前記起動装置に、前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、送信停止信号を重畳して送信させ、これを受信した各応答器に応答信号の返信を休止させ、すなわち黙らせる。そして、送信要求信号を送信した応答器だけが応答信号を返信する。

それゆえ、先にエリアに到着しているが、返信した通信スロットが他の応答器と重なってしまい、認証に所定の回数失敗した応答器は、送信要求信号を送信することで、総ての通信スロットが優先スロットとなって自身だけが使用することができ、認証装置に、応答信号を確実に受信させることができる。

さらにまた、本発明の無線認証システムは、以上のように、応答信号を或る所定の回数以上返信しても認証装置側で自身が認証されない場合、その応答器は、前記第２の無線通信方式に設定され、前記応答信号の返信に使用されない制御スロットを用いて送信要求信号を送信し、前記送信要求信号を受信した認証装置は、前記起動装置に、前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、送信停止信号を重畳して送信させ、これを受信した各応答器に応答信号の返信を休止させ、すなわち黙らせる。そして、送信要求信号を送信した応答器だけが応答信号を返信する。

それゆえ、先にエリアに到着しているが返信した通信スロットが他の応答器と重なってしまい、認証に所定の回数失敗した応答器は、送信要求信号を送信することで、総ての通信スロットが優先スロットとなって自身だけが使用することができ、認証装置に、応答信号を確実に受信させることができる。また、その送信要求信号の送信に第２の無線通信方式における制御スロットを用いることで、次の誘導磁界の発生サイクルで送信する場合に比べて、１サイクル早く認証装置に送信要求信号を送信することができる。

また、本発明の無線認証システムは、以上のように、認証装置は各応答器から返信される前記応答信号のレベルをＲＦ信号エネルギーなどからモニタしており、前記第２の無線通信方式（ＵＨＦ）における１または複数の通信スロットについて、応答信号の復調が不可能であるものの、応答信号のレベルが予め定めるレベル以上である場合には、その通信スロットで応答信号を返信した応答器が多すぎるものと判断して、前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、選択要求信号を重畳して送信する。

それゆえ、多数の応答器に選択応答を行わせ（多数の応答器の間引きを行い）、トラヒックを削減することができ、システムの運用の中で当初想定した以上に応答器の到着の集中や到着頻度の増加が生じても、応答信号の衝突発生状況を監視し、状況の変化に対応することができる。

さらにまた、本発明の無線認証システムは、以上のように、前記選択要求信号の記述条件として、電池残量レベルが予め定める値以上であるか否かとする。

それゆえ、電池残量の少ないものを優先して応答信号の返信許可を与え、それ以外の応答器は黙らせるので、電池切れによる認証漏れを減少することができる。

また、本発明の無線認証システムは、以上のように、応答器が応答信号を返信する通信スロットの数を適宜増減可能とし、前記認証装置は、予め定める時間当りに認証した応答器数、すなわち応答信号の発生頻度やスロットの利用状況に応じて、応答器数が多くなる程、使用すべき前記通信スロット数を多くして、その最大使用可能な通信スロット数を起動のたびに指定し、応答器は、その最大値の範囲で任意の通信スロットを選択して応答信号を返信する。

それゆえ、エリア内の応答器数が少ないときには、前記誘導磁界の送信から応答信号の受信サイクルを短くして、新たな応答器のエリア内への到着に対する応答性を高めることができるとともに、エリア内の応答器数が多いときには、通信スロット数を多くして、その１サイクルでできるだけ多くの応答器を認証することができる。こうして、応答器のエリア内への到着の頻度や同時到着数の変化に対応することができる。

さらにまた、本発明の無線認証システムは、以上のように、応答器に通信スロットを認識させるにあたって、可変としたスロット数を使用可能な通信スロット数のデータとして送信するとともに、各通信スロットのＩＤのデータも全スロット分を含めた固定長のデータとして送信し、誤り判定の対象は使用可能なスロット分だけとする。

それゆえ、使用しないスロットのＩＤデータに対応した意味のないビットを誤り検知対象から外すことで、フレーム誤りの可能性を小さくし、フレームの破棄の発生を軽減できる。

また、本発明の無線認証システムは、以上のように、前記起動装置および認証装置は質問器を構成し、前記質問器は、起動信号を生成する制御回路と、前記起動信号を誘導磁界の信号成分に重畳して前記第１の無線通信方式にて前記応答器へ送信するＬＦ帯送信回路およびＬＦアンテナと、前記応答器からの前記応答信号を受信し、前記制御回路へ与えるＲＦアンテナおよびＲＦ受信回路とを備えて構成され、前記応答器は、前記質問器からの起動信号を受信するＬＦアンテナおよびＬＦ帯受信回路と、内蔵電池と、受信された前記起動信号で起動され、予め設定されている固有の識別情報を含む応答信号を生成する制御回路と、前記内蔵電池を電源として、前記応答信号を前記第２の無線通信方式にて質問器に対して返信するＲＦ送信回路およびＲＦアンテナとを含む。

それゆえ、待機状態でＲＦ送信回路を使用しないことで、比較的長距離の通信を実現しつつも、内蔵電池の電力消費を抑え、応答器の長寿命化を図ることができるＬＦ帯、ＵＨＦ帯併用の無線認証システムを実現することができる。さらに、前記ＵＨＦ帯に対して、応答器側は送信のみの単方向通信であり、質問器側で認証を完了したしたことを表す該応答器の識別情報は前記起動信号の次回以降の送信フレームに含めて送信するので、応答器側にＲＦ受信回路は不要になり、低コスト化を図ることができる。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の第１の形態に係る無線認証システムの電気的構成を示すブロック図である。この無線認証システムは、前記起動装置および認証装置を構成する質問器３１に、ＩＣタグから成る１または複数の応答器３２を備えて構成され、前記起動装置と認証装置とは、相互に別体とされてもよい。この無線認証システムは、ＬＦ帯、ＵＨＦ帯併用の無線認証システムであり、たとえば前述の図１６で示すような部屋３の入退室管理などに使用される。

質問器３１は、制御回路４１で生成した起動信号を、ＬＦ帯送信回路４２において、誘導磁界の信号成分に重畳し、増幅してＬＦアンテナ４３から第１の無線通信方式（ＬＦ）にて応答器３２に向けて、周期的に繰返して同報送信する。これによって、応答器３２の周囲には、前述の図１６で示すような認証エリア５が形成され、その認証エリア５内に入ったユーザ６などが所持する応答器３２では、質問器３１からの前記起動信号をＬＦアンテナ５１で受信した後に、ＬＦ帯受信回路５２が制御回路５３を起動し、該制御回路５３は内蔵電池５６を電源として、自身に予め設定されている固有の識別情報（ＩＤ）を含む応答信号を生成し、ＲＦ送信回路５４からＲＦアンテナ５５を介して、第２の無線通信方式（ＵＨＦ）にて、質問器３１に対して返信する。

前記応答信号は、質問器３１のＲＦアンテナ４４からＲＦ受信回路４５で受信され、前記制御回路４１に入力されて、応答した応答器を識別する。識別した応答器がユーザＩＤやグループＩＤなどで予め登録された識別情報を有するものであれば、制御回路４１は、表示部４６とブザー４８とで認証完了を示すと同時に、ドア４の解錠を行う。

このようにＬＦ帯（長波帯：３０〜３００ｋＨｚ）の起電力で応答器３２を起動させて、制御回路５３が、ＲＦ送信回路５４に、内蔵電池５６を電源として、ＵＨＦ帯（極超短波帯：３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）の応答信号を返信させることで、前記認証エリア８を、１．５〜２ｍの比較的狭い範囲に正確に規定することができるとともに、ＵＨＦ帯のＲＦ送信回路５４の消費電力が１０〜２０ｍＡと大きくても、ＬＦ帯のＬＦ帯受信回路５２が数μＡの微弱な電力で起動するので、待機状態でＲＦ送信回路５４を使用しないことで、前記内蔵電池５６の電力消費を抑え、応答器３２の長寿命化が図られている。

注目すべきは、本実施の形態では、前記ＵＨＦ帯に対して、応答器３２側ではＲＦ送信回路５４であり、質問器３１側ではＲＦ受信回路４５であり、逆方向の通信が行われない単方向通信であることである。代りに、質問器３１の制御回路４１は、ＡＣＫ信号となる認証を完了した応答器３２の識別情報（ＩＤ）を、前記起動信号の次回送信フレームに含め、前記ＬＦ帯送信回路４２において誘導磁界の信号成分に重畳させ、第１の無線通信方式（ＬＦ）にて応答器３２に向けて送信させることである。前記ＡＣＫ信号をＬＦアンテナ５１からＬＦ帯受信回路５２で受信すると、制御回路５３は、表示部５７に表示を行うとともに、応答信号の送信を終了する。

ユーザは、前記認証エリア５内に入ったかどうか分らず、早期に認証させたい場合には、操作スイッチ５８を操作することで、制御回路５３は前記ＬＦ帯受信回路５２を起動し、前記起動信号を強制受信させる。

図２は、前記ＬＦ帯の起動信号の構成および質問器３１と応答器３２との通信動作を説明するための図である。この図２で示すように、質問器３１は、誘導磁界とともに、前記ＬＦ帯の起動信号Ｓ１，Ｓ２を１または複数フレーム送信し、所定期間休止する前述のような周期的な送信を繰返し行っている。そして、その休止期間にはＲＦ返信スロットとして複数の通信スロットが設定されており、各応答器３２の制御回路５３は、この図２で示すように、ランダムに選択した通信スロットにて自身の識別情報（ＩＤ）を含む応答信号を返信する。図２の例では、第１のサイクルＳＬ１で、スロット１にてＩＤ１の応答器が返信し、スロット６にてＩＤ２の応答器が返信している。そして、次の第２のサイクルＳＬ２では、スロット４にてＩＤ３の応答器が返信している。

一方、前記ＬＦ帯の起動信号Ｓ１，Ｓ２は、図２で示すように、プリアンブル部分に続いて、ユニークワード、ヘッダおよびデータが続き、そのデータに、前記通信スロットのＩＤ（この図２の例では７つ分）が格納されている。各応答器３２は、プリアンブル部分でタイミング合せを行い、そのスロットＩＤに従って、目的とする通信スロットのタイミングで、前記応答信号を返信する。その応答信号が認証されると、質問器３１の制御回路４１は、次のサイクルの起動信号にて、前記データ部分に続き、認証された応答器の識別情報がＡＣＫ信号として送信される。前記起動信号Ｓ１，Ｓ２の最後には、該起動信号Ｓ１，Ｓ２の全長を対象とした誤り訂正符号が付加されている。

このように構成することで、先ずランダムに選択した通信スロットにて応答器３２が応答信号を返信することで、入退室管理や商品の在庫管理などに使用される場合のように、１台の質問器３１の認証エリア５に多数の応答器３２が存在する場合にも、各応答器３２からの応答信号の衝突の可能性を低くし（トラヒックを抑え）、質問器３１が的確に認証できるようにすることができる。

次に、各応答器３２は、自身が質問器３１に認証されたことが分らないと、前記起動信号Ｓ１，Ｓ２がＬＦ帯受信回路５２で検知される限り、前記応答信号を返信し続けるので、質問器３１は、認証した応答器３２の識別情報を送信する。したがって、自身の識別情報の送信が検知された応答器は、応答信号の返信を止めるので、トラヒックを一層低減し、質問器３１側での認証をさらにし易くすることができる。

さらにまた、認証した識別情報の送信を、第１の無線通信方式（ＬＦ）による起動信号Ｓ１，Ｓ２にて行うので、応答器３２側に、消費電力が３〜４桁も違う第２の無線通信方式であるＵＨＦ帯の信号の受信機を設ける必要はなく、低コスト化を図ることができる。

なお、前記質問器３１からの識別情報の送信は、上述のように前記起動信号の次回送信フレームだけに含めるだけでなく、所定期間継続し、応答器３１側で充分認証できるであろう時間が経過する頃にタイムアウト処理で停止するようにしてもよく、応答器３１側からそのＩＤを受信したことを表す応答信号（ＡＣＫ）が返信された時点で送信を停止するようにしてもよい。

［実施の形態２］
図３は、本発明の実施の第２の形態に係る無線認証システムにおける前記ＬＦ帯の起動信号の構成および質問器と応答器との通信動作を説明するための図である。本実施の形態には、前述の図１で示す無線認証システムの構成を用いることができ、注目すべきは、この無線認証システムでは、起動信号Ｓ１ａ内に含まれる認証した応答器３２の識別情報が、上位の共通ビット部分を省いて、各応答器３２に個別に設定された下位のビットのデータＩＤ１ａ，ＩＤ２ａのみから成ることである。

このように構成することで、返信する識別情報のパケット長を短くすることができ、ビットレートの少ない前記第１の無線通信方式（ＬＦ）であっても、多くの応答器３２に対する識別情報を送信することができ、或いは長い時間、１つの応答器３２に対する識別情報を送信し続け、確実に受信させることができる。

［実施の形態３］
図４は、本発明の実施の第３の形態に係る無線認証システムにおける前記ＬＦ帯の起動信号の構成および質問器と応答器との通信動作を説明するための図である。本実施の形態にも、前述の図１で示す無線認証システムと同様の構成を用いることができ、図３で示す無線認証システムにおける通信動作に類似している。注目すべきは、この無線認証システムでは、起動信号Ｓ１ｂ内に含まれる質問器３１が認証した応答器３２の識別情報として、該応答器３２の識別情報（ＩＤ）ではなく、認証した応答器３２が返信に使用したスロット番号を用いることである。

そのスロット番号の表現方法は、図３で示すように各スロットが認証に成功したか否かを表す１ビットのデータの羅列や、認証に成功したスロットのスロット番号そのもの（図３のように７つのスロットであれば３ビットで表現）などのデータ量が小さく、かつ応答器３２側でデコードして、自身が使用したスロットとの対照が容易な形式であれば、任意の形式が用いられればよい。

このように構成することで、送信するのは識別情報（ＩＤ）よりもパケット長が短いスロット番号であるので、ビットレートの少ない前記第１の無線通信方式（ＬＦ）であっても、多くの応答器３２に対するスロット番号を送信することができ、或いは長い時間、１つの応答器３２に対するスロット番号を送信し続け、確実に受信させることができる。

［実施の形態４］
図５は、本発明の実施の第４の形態に係る無線認証システムにおける質問器と応答器との通信動作を説明するための図である。本実施の形態にも、前述の図１で示す無線認証システムと同様の構成を用いることができ、注目すべきは、この無線認証システムでは、前記複数の通信スロットの一部（図５の例では１〜３）が優先スロットとして設定され、前記各応答器３２の制御回路５３は、前記応答信号を予め定める回数以上返信しても、前記起動信号に、前記自身の識別情報が重畳されて送信されて来ない場合は（図５の例では複数回失敗しているＩＤ１の応答器がスロット６でＩＤ２の応答器と衝突）、前記優先スロット（図５の例ではスロット前記１〜３の内、１）で応答信号を再度送信し、前記予め定める回数未満の返信回数（図５の例ではＩＤ２，ＩＤ３の応答器）では、前記優先スロット（１〜３）を除く通常の通信スロット（図５の例では４〜７の内、それぞれ６，４）で応答信号を再度送信することである。応答器３２による前記応答信号の再送回数の閾値は、通信スロット数やサイクル周期などに応じて、応答遅れが問題にならない範囲に設定されればよく、たとえば３回である。

このように構成することで、応答信号を或る所定の回数以上返信しても質問器３１側で自身が認証されない（返信した応答信号に対して、認証完了を通知する確認ビット（ＡＣＫ）が受信されない）場合、その応答器は、優先スロットにて応答信号を返信することで、新たに前記認証エリア５に入ってくる応答器よりも優先的に認証を完了するので、認証漏れの発生を抑えることができる。

［実施の形態５］
図６は、本発明の実施の第５の形態に係る無線認証システムにおける前記ＬＦ帯の起動信号の構成および質問器と応答器との通信動作を説明するための図である。本実施の形態にも、前述の図１で示す無線認証システムと同様の構成を用いることができ、図５で示す無線認証システムにおける通信動作に類似している。注目すべきは、前記第２の無線通信方式における優先スロットが、前記起動信号の発生期間の間に設定されることである。

したがって、前記応答信号を返信してから（図６の例ではＩＤ１，ＩＤ２の応答器）、予め定める時間以上経過しても質問器３１側で自身が認証されない場合（図６の例では、直後の起動信号Ｓ１ｂで、認証完了を通知する確認ビット（ＡＣＫ）が受信されない）、その応答器は、その次の起動信号（図６の例ではＳ２ｂ）の期間に、その起動信号が受信されるか否かに拘わらず、優先スロットにて応答信号を返信する（図６の例ではＩＤ２，ＩＤ１の順で、優先スロットにおいてもランダム）。前記第２の無線通信方式と第１の無線通信方式とは周波数帯域が分離されているので、前記優先スロットでの返信が起動信号に影響を与えることはない。また、前記優先スロットは、各応答器３２が起動信号を受信して起動（ｗａｋｅ−ｕｐ）が完了するまでの期間と、第２の無線通信方式における伝送速度と、伝送するデータ長との関係で、図６で示すように、複数のスロットで構成されていてもよい。

このように構成することで、認証されなかった場合には、他の応答器よりも優先的に応答信号を返信して認証してもらうので、認証漏れの発生を抑えることができる。

［実施の形態６］
図７は、本発明の実施の第６の形態に係る無線認証システムにおける質問器と応答器との通信動作を説明するための図である。本実施の形態にも、前述の図１で示す無線認証システムと同様の構成を用いることができ、図５および図６で示す無線認証システムにおける通信動作に類似している。注目すべきは、前記応答信号を返信してから（図７の例ではＩＤ１，ＩＤ２の応答器）、予め定める時間以上経過しても質問器３１側で自身が認証されない場合、その応答器は、前記優先スロットにて応答信号を再送するとともに（図７の例では、それぞれスロットＢ，Ａ）、通常の通信スロット（図７の例では、それぞれスロット１，６）でも再送を行うことである。

このように構成することで、認証に失敗した応答器の数が起動信号の休止期間に設定できるスロット数よりも多い場合に、認証成功確率が高くなり、好適である。

［実施の形態７］
図８は、本発明の実施の第７の形態に係る無線認証システムにおける質問器と応答器との通信動作を説明するための図である。本実施の形態にも、前述の図１で示す無線認証システムと同様の構成を用いることができる。注目すべきは、前記応答器３２の制御回路５３は、前記自身の識別情報を含む応答信号を予め定める回数以上返信しても、前記第１の無線通信方式による起動信号に、前記自身の識別情報が含まれていない場合は（図８の例ではＩＤ１，ＩＤ２の応答器）、起動信号Ｓ３の送信中に、前記第２の無線通信方式で送信要求信号ＲＴＳを送信し、前記送信要求信号ＲＴＳを受信した質問器３１の制御回路４１は、前記第１の無線通信方式による起動信号Ｓ４に、送信停止信号ＣＴＳを含めて送信し、送信要求信号ＲＴＳを送信した応答器以外の応答器（図８の例ではＩＤ３の応答器）による応答信号の返信を休止させることである。

具体的には、前記送信停止信号ＣＴＳとしては、前記図１で示す起動信号Ｓ１等において、データ部分に、たとえば２ビットの発信制御ビットを定義し、その発信制御ビットが０であるときは発信規制を行わず、すなわち総ての応答器が応答することができ、発信制御ビットが１であるときは応答信号の送信が初めてである応答器だけ発信を休止させ、前記発信制御ビットが２であるときは、所定期間、或いは該送信停止信号ＣＴＳが解除されるまで、該送信停止信号ＣＴＳを送信した応答器以外の応答器の発信を禁止するというようなものである。

また、認証エリア５内に多数の応答器３２が存在する場合には、前記送信要求信号ＲＴＳが同時に発生する可能性もあり、そのような可能性のある場合には、送信要求信号ＲＴＳの送信スロットを複数設定し、各応答器はランダムに選択したスロットで送信するようにすればよい。これによって、何れかのスロットで送信要求信号ＲＴＳの受信電力が検知された場合（前記送信要求信号ＲＴＳを正しく復調できなくても）は、何れかの応答器が送信要求信号ＲＴＳを送信しているものと判定して、次回の送信停止信号ＣＴＳで、たとえば前記発信制御ビットを１とするような軽度の規制を掛け、各スロットで正常に送信要求信号ＲＴＳを受信できた場合、その受信できたスロット数が送信要求信号ＲＴＳを送信している応答器の数であるので、その数に応じて、次回の送信停止信号ＣＴＳの発信制御ビットを２として規制を強めるような制御を行ってもよい。

このように構成することで、先に認証エリア５に到着しているが、返信した通信スロットが他の応答器と重なってしまい、認証に所定の回数失敗した応答器は、前記送信要求信号ＲＴＳを送信することで、総ての通信スロットが優先スロットとなって自身だけが使用することができ、すなわち送信停止信号ＣＴＳを受信した他の応答器を黙らせることができ、質問器３１に応答信号を確実に受信させることができる。

［実施の形態８］
図９は、本発明の実施の第８の形態に係る無線認証システムにおける質問器と応答器との通信動作を説明するための図である。本実施の形態にも、前述の図１で示す無線認証システムと同様の構成を用いることができ、図８で示す無線認証システムにおける通信動作に類似している。注目すべきは、起動信号の間における前記第２の無線通信方式における通信スロットの一部（図９の例ではスロット０）が、応答信号の返信に使用されず、前記送信要求信号ＲＴＳの受付け専用の制御スロットに設定されることである。

このようにしてもまた、先に認証エリア５に到着しているが返信した通信スロットが他の応答器と重なってしまい、認証に所定の回数失敗した応答器は、送信要求信号ＲＴＳを送信することで、総ての通信スロットが優先スロットとなって自身だけが使用することができ、質問器３１に、応答信号を確実に受信させることができる。また、その送信要求信号ＲＴＳの送信に第２の無線通信方式における制御スロットを用いることで、次の起動信号Ｓ５の発生サイクルで送信する場合に比べて、１サイクル早く質問器３１に送信要求信号ＲＴＳを送信することができる。

［実施の形態９］
図１０は、本発明の実施の第９の形態に係る無線認証システムにおける質問器３１ａの電気的構成を示すブロック図である。この質問器３１ａは、前述の図１で示す質問器３１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。また、本実施の形態では、応答器３２は、前述の図１等で示す構成をそのまま用いることができる。注目すべきは、本実施の形態では、質問器３１ａのＲＦ受信回路４５ａは、前記ＲＦアンテナ４４からの応答信号を復調する検波器６１および復調器６２を備えるとともに、前記検波器６１のＲＳＳＩ値が所定のレベル以上あるか否かから、応答信号が送信されているか否かを判定する出力判定器６３を備えていることである。そして、制御回路４１ａは、図１１で示すように、前記応答信号が正常に復調されたか否かおよび応答信号の送信電力が検知されているか否かから、次回の起動信号に、選択要求信号を含めてＬＦ帯送信回路４２から送信させる。

具体的には、応答信号が正常に復調されたとき（図１１の例ではスロット５）、および応答信号が正常に復調されず、かつ応答信号の送信電力が検知されないとき（図１１の例ではスロット４）には、選択要求を行わず、或いは現状のままで維持し、応答信号の送信電力が検知されているけれども、応答信号が正常に復調されないとき（図１１の例ではスロット１〜３，６，７）には、その通信スロットで応答信号を返信した応答器が多すぎるものと判断して、前記選択要求を行い、或いは現状よりも厳しくする。その選択要求信号を受信した応答器は、その選択要求信号による送信許可条件に自身が一致する場合に、前記応答信号の返信を行う。なお、応答信号が衝突した状態であっても、ＲＦ信号エネルギー（ＲＳＳＩ値）は検知できるので、応答器からの送信が存在したことを検知できる。

前記選択要求信号は、たとえばユニークワード（ＵＷ）やプライオリティＩＤ、グループＩＤという既存既定枠内のビット表現データを使用して表現することができ、応答器３２は、それらのビット表現データによって前記応答信号の送信を制限すべきことを認証している。

たとえば、図１２（ａ）で示す起動信号Ｓ１１のように優先的なアクセス権を持つ前記プライオリティＩＤを使用する場合には、そのプライオリティＩＤとして、図１２（ｂ）で示す起動信号Ｓ１２のように、先ず前記送信許可のモードを偶数／奇数モード指定に対応するビット配列とし、それに続くビットで奇数とするか偶数とするかを指定することで、応答器３２側のＩＤが奇数であるものを応答（優先）させるか、偶数であるものを応答（優先）させるかを指定することができる。

また、図１２（ｃ）で示す起動信号Ｓ１３のように、前記送信許可のモードをグループモード指定に対応するビット配列とし、それに続くビットで、応答器３２側のグループＩＤがどういう値のものを応答（優先）させるかを指定することができる。さらにまた、図１２（ｄ）で示す起動信号Ｓ１４のように、プライオリティＩＤとして、優先クラスＩＤを用いて、送信／非禁止端末を指定するようにしてもよい。この場合、各応答器３２は、予め通信上の優先順位がクラス分けされている。

また、前記プライオリティＩＤとして指定された応答器が応答しないように設定、すなわち指定されなかった応答器が応答するように設定されてもよく、指定された応答器が応答するとともに、指定されなかった応答器については、応答するか、しないかを自身で決定するようにしてもよい。

一方、前記既存既定枠内のビット表現データを使用しない前記選択要求信号の記述条件として、たとえば認証エリア５に到達して（誘導磁界を受けて起動して）からの時間が所定時間以上であるかないかなどに設定することができる。

このようにして、質問器３１ａに応答器３２の応答する頻度や応答数を管理する機能を持たせ、多数の応答器に選択応答を行わせて（前記多数の応答器の間引きを行い）、トラヒックを削減することができる。これによって、システムの運用の中で当初想定した以上に応答器の到着の集中や到着頻度の増加が生じても、応答信号の衝突発生状況を監視し、状況の変化に対応することができる。

さらにまた、図１２（ｅ）で示す起動信号Ｓ１５では、前記プライオリティＩＤとして、電池残量レベルを使用している。このような選択要求信号を受信した応答器は、自身の内蔵電池５６の残量が、その電池残量レベルＩＤで指定されたレベル以上であるときには応答信号の返信を休止し、未満であるときには返信を行う。

このように構成することで、上述のように多数の応答器３２に選択応答を行わせ、トラヒックを削減するにあたって、電池残量の少ないものを優先して応答信号の返信許可を与える、すなわち質問器３１側が基準となる残量のデータを送り、それ以上の応答器を黙らせることで、電池切れによる認証漏れを減少することができる。

［実施の形態１０］
図１３は、本発明の実施の第１０の形態に係る無線認証システムにおける前記ＬＦ帯の起動信号の構成を説明するための図である。本実施の形態にも、前述の図１で示す無線認証システムと同様の構成を用いることができる。注目すべきは、本実施の形態では、前記第２の無線通信方式における応答信号の通信スロットの数が可変であり、前記質問器３１の制御回路４１は、予め定める時間当りに存在を認識した応答器３２の数（応答頻度）や、前記図１１で示すようにして求めた衝突の数に応じて、使用すべき通信スロット数を決定し、前記起動信号に含めて送信することである。

すなわち、図１３の起動信号Ｓ２１では、現在使用中のスロット数をＳＬＯＴ−ＭＡＸで定義した後に、認証を完了したスロットをＡＣＫとして返信するために、スロット番号をＳＬＯＴ−ＩＤで送信している。そして、応答器３２の応答頻度数が多くなる（空きスロットが少ない）程、また衝突（復調できないスロット）の数が多くなる程、使用すべき通信スロット数を増加する。

このように構成することで、認証エリア５内の応答器３２の数が少ないときには、前記起動信号の送信から応答信号の受信サイクルを短くして、新たな応答器の認証エリア５内への到着に対する応答性を高めることができるとともに、認証エリア５内の応答器数が多いときには、通信スロット数を多くして、その１サイクルでできるだけ多くの応答器を認証することができる。こうして、応答器のエリア内への到着の頻度や同時到着数の変化に対応することができる。

［実施の形態１１］
図１４は、本発明の実施の第１１の形態に係る無線認証システムにおける前記ＬＦ帯の起動信号の構成を説明するための図である。本実施の形態にも、前述の図１で示す無線認証システムと同様の構成を用いることができ、また図１２で示す起動信号に類似している。注目すべきは、本実施の形態の起動信号Ｓ２２では、該起動信号Ｓ２２のフレーム長を固定とし、たとえば２バイトの前記スロットＩＤのデータＳＬＯＴ−ＩＤの内、前記ＳＬＯＴ−ＭＡＸで定義したＩＤデータまでを誤り判定の対象ビットとして、誤り判定ビットＣＲＣを生成することである。

こうして、使用しないスロットのＩＤデータに対応した意味のないビットを誤り検知対象から外すことで、フレームの誤りの可能性を小さくし、フレームの破棄の発生を軽減できる。

ここで、特開平１１−２０５３３４号公報には、先ず第１スロットで応答することで応答性を向上し、衝突が生じた場合には、それに続く複数のスロットの内の任意のスロットで応答することで、前記衝突を回避することが記載されている。しかしながら、受信された後の応答に関しては何ら記載されていない。したがって、通常考えられるように質問器が第２の無線通信方式（ＵＨＦ）にて受信したこと（ＡＣＫ）を返信すると、各応答器にはそれを受信する受信機を前記第１の無線通信方式（ＬＦ）の受信機と併設されていなければならない。

本発明の実施の第１の形態に係る無線認証システムの電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の第１の形態に係る無線認証システムにおける起動信号の構成および質問器と応答器との通信動作を説明するための図である。 本発明の実施の第２の形態に係る無線認証システムにおける起動信号の構成および質問器と応答器との通信動作を説明するための図である。 本発明の実施の第３の形態に係る無線認証システムにおける起動信号の構成および質問器と応答器との通信動作を説明するための図である。 本発明の実施の第４の形態に係る無線認証システムにおける質問器と応答器との通信動作を説明するための図である。 本発明の実施の第５の形態に係る無線認証システムにおける起動信号の構成および質問器と応答器との通信動作を説明するための図である。 本発明の実施の第６の形態に係る無線認証システムにおける質問器と応答器との通信動作を説明するための図である。 本発明の実施の第７の形態に係る無線認証システムにおける質問器と応答器との通信動作を説明するための図である。 本発明の実施の第８の形態に係る無線認証システムにおける質問器と応答器との通信動作を説明するための図である。 本発明の実施の第９の形態に係る無線認証システムにおける質問器の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の第９の形態に係る無線認証システムにおける質問器の動作を説明するための図である。 本発明の実施の第９の形態に係る無線認証システムにおける起動信号の構成を説明するための図である。 本発明の実施の第１０の形態に係る無線認証システムにおける起動信号の構成を説明するための図である。 本発明の実施の第１１の形態に係る無線認証システムにおける起動信号の構成を説明するための図である。 無線認証システムの典型的な従来技術を示すブロック図である。 前記無線認証システムが部屋の入退室管理に使用される例を説明するための図である。 従来技術の無線認証システムにおける認証手順を説明するための図である。

符号の説明

３ 部屋
４ ドア
５ 認証エリア
３１，３１ａ 質問器
３２ 応答器
４１，４１ａ，５３ 制御回路
４２ ＬＦ帯送信回路
４３ ＬＦアンテナ
４４ ＲＦアンテナ
４５，４５ａ ＲＦ受信回路
４６，５７ 表示部
４８ ブザー
５１ ＬＦアンテナ
５２ ＬＦ帯受信回路
５４ ＲＦ送信回路
５５ ＲＦアンテナ
５６ 内蔵電池
６１ 検波器
６２ 復調器
６３ 出力判定器

Claims (12)

1. 起動装置と、１または複数の応答器と、認証装置とを備え、前記起動装置が第１の無線通信方式にて誘導磁界を発生し、前記応答器が、その誘導磁界に応答して起動し、予め個別に設定された識別情報を含む応答信号を第２の無線通信方式にて送信することで、前記認証装置が前記応答器を認証するようにした無線認証システムにおいて、
   前記第２の無線通信方式では、前記第１の無線通信方式での誘導磁界の発生期間の間に複数の通信スロットが設定され、前記応答器は、ランダムに選択した通信スロットにて応答信号を返信し、
   前記認証装置は、前記認証した応答器の前記識別情報を、前記起動装置が以降に送信する前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、重畳して送信させることを特徴とする無線認証システム。
2. 前記起動装置から送信される識別情報は、上位の共通ビット部分を省いた下位の前記個別に設定された部分であることを特徴とする請求項１記載の無線認証システム。
3. 前記起動装置から送信される識別情報は、前記認証した応答器が送信に使用したスロット番号であることを特徴とする請求項１記載の無線認証システム。
4. 前記第２の無線通信方式における複数の通信スロットの一部が優先スロットとして設定され、前記応答器は、前記応答信号を予め定める回数以上返信しても、前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、前記自身の識別情報が重畳されて送信されて来ない場合は、前記優先スロットで応答信号を再度送信し、前記予め定める回数未満の返信回数では、前記優先スロットを除く残余の通信スロットで応答信号を再度送信することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線認証システム。
5. 前記誘導磁界の発生期間の間に、前記第２の無線通信方式に優先スロットが設定され、前記応答器は、前記応答信号を返信してから、予め定める時間以内に前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、前記自身の識別情報が重畳されて送信されて来ない場合は、前記優先スロットで識別情報を再度送信することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線認証システム。
6. 前記応答器は、前記自身の識別情報を含む応答信号を予め定める回数以上返信しても、前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、前記自身の識別情報が重畳されて送信されて来ない場合は、前記第１の無線通信方式による誘導磁界の送信中に、前記第２の無線通信方式で送信要求信号を送信し、前記送信要求信号を受信した認証装置は、前記起動装置に、前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、送信停止信号を重畳して送信させ、送信要求信号を送信した応答器以外の応答器による応答信号の返信を休止させることを特徴とする請求項１記載の無線認証システム。
7. 前記第２の無線通信方式には、前記応答信号の返信に使用されない制御スロットが設定され、
   前記応答器は、前記自身の識別情報を含む応答信号を予め定める回数以上返信しても、前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、前記自身の識別情報が重畳されて送信されて来ない場合は、前記制御スロットを用いて送信要求信号を送信し、前記送信要求信号を受信した認証装置は、前記起動装置に、前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、送信停止信号を重畳して送信させ、送信要求信号を送信した応答器以外の応答器による応答信号の送信を休止させることを特徴とする請求項１記載の無線認証システム。
8. 前記認証装置は、各応答器から返信される前記応答信号のレベルを検知し、検知されたレベルが予め定めるレベル以上である場合には、前記起動装置に、前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、選択要求信号を重畳して送信させ、その選択要求信号を受信した応答器は、その選択要求信号による送信許可条件に自身が一致する場合に、前記応答信号の返信を行うことを特徴とする請求項１記載の無線認証システム。
9. 前記選択要求信号は、電池残量レベルが予め定める値以上であるか否かであることを特徴とする請求項８記載の無線認証システム。
10. 前記通信スロットの数は可変であり、前記認証装置は、予め定める時間当りに認証した応答器数に応じて使用すべき通信スロット数を決定し、前記起動装置が以降に送信する前記第１の無線通信方式による誘導磁界に、重畳して送信させることを特徴とする請求項１記載の無線認証システム。
11. 前記第１の無線通信方式による送信信号には、使用可能な通信スロット数のデータおよびスロットＩＤのデータが含まれており、前記認証装置は、前記スロットＩＤのデータの内、前記使用可能なスロットに対応したＩＤデータまでを誤り判定の対象ビットとして、誤り判定ビットを生成することを特徴とする請求項１０記載の無線認証システム。
12. 前記起動装置および認証装置は質問器を構成し、
    前記質問器は、
    起動信号を生成する制御回路と、
    前記起動信号を誘導磁界の信号成分に重畳して前記第１の無線通信方式にて前記応答器へ送信するＬＦ帯送信回路およびＬＦアンテナと、
    前記応答器からの前記応答信号を受信し、前記制御回路へ与えるＲＦアンテナおよびＲＦ受信回路とを備えて構成され、
    前記応答器は、
    前記質問器からの起動信号を受信するＬＦアンテナおよびＬＦ帯受信回路と、
    内蔵電池と、
    受信された前記起動信号で起動され、予め設定されている固有の識別情報を含む応答信号を生成する制御回路と、
    前記内蔵電池を電源として、前記応答信号を前記第２の無線通信方式にて質問器に対して返信するＲＦ送信回路およびＲＦアンテナとを含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の無線認証システム。

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