JP2008228091A - リーダライタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 干渉波の影響の程度でチャネルを予めサーチし、この結果により、通信条件の設定を適応させ、通信時間を短縮化すること。
【解決手段】 各チャネルの電界強度を通信条件に応じて定めた閾値：−８４dBm ／−７９dBm ／−７４dBm の３段階レベルと対比し、適用する通信条件に合うチャネルをサーチする。−８４dBm 以下で、最もよい電波状況にある場合、両側チャネルが空きチャネルとなるような３チャネルを重複させて使用し、送信伝送速度を１６０kbps とし、受信伝送速度を３２０kbps とし、最速の伝送速度を得る。電波状況の悪化（−８４dBm→−７９dBm →−７４dBm）に従い、重複チャネル数を３→２→１、又受信伝送速度を３２０→１６０→８０→４０kbpsとし、通信エラーを回避する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、例えば、ＵＨＦ帯ＲＦＩＤのような、無線でＩＣタグ等と情報のやり取りを行うことができるシステムに用いられるリーダライタ装置に関する。

ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）システムは、電波を用いて非接触方式でＩＤ付ＩＣ（Integrated Circuit）タグ或いはこれと同等の機能を組み込んだ装置（本書では、これらを称して単に「ＩＣタグ」という）と情報のやり取りを行うシステムで、ＩＣタグとリーダライタ装置によってシステムを構成する。
近年、ＲＦＩＤは、使用できる電波としてＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の特定帯域を割り当てる法整備が行われ、これを契機に、例えば、管理対象物にＩＣタグを取り付け、タグへの情報の書き込み、読み出しを非接触に且つ離れた場所に設けたリーダライタから行うことで、様々な対象物の流通管理等の分野へと開発が進められている。
ＵＨＦ帯ＲＦＩＤには、９５０MHz 帯（９５０MHz 〜９５６MHz）が割り当てられているが、この帯域の上下は携帯電話で利用されているので、この一部である９５２．２MHz 〜９５３．８MHzが、ＲＦＩＤに使用できる帯域である。

ＵＨＦ帯ＲＦＩＤでは、上記帯域に複数のチャネルを設定し、同時に複数のＩＣタグとの交信を可能とする。パッシブ方式（リーダライタから電波で電源を供給し、タグ側にバッテリを持たない方式）においては、低出力と高出力の動作モードでチャンネル（チャネル）を運用することが考えられており、その規格は、次のように定められている。
即ち、特定小電力機器９５０MHz帯移動識別（以下、本書では「低出力」という）の動作モードでは、１０mW 以下の電力で出力し、９５２．２MHz 〜９５４．８MHz の帯域を２００KHz の間隔でチャネルを設定し、１４波のチャネルを使用可能とする。この動作では、出力を低く抑えるので、１チャネルで交信する。ただし、受信伝送速度を、例えば２段階といった設定で可変する。
また、構内無線９５０MHz帯移動識別（以下、本書では「高出力」という）の動作モードでは、１W 以下の範囲で、９５２．２MHz 〜９５３．８MHz の帯域を２００KHz の間隔でチャネルを設定し、９波のチャネルを使用可能とする。ここでは、１W 以下の出力という制限の範囲で、複数チャネルを同時に用いて交信する重複チャネル出力の動作を行わせる。重複するチャンネル数は、例えば２或いは３とする。また、重複チャネル出力に合わせてそれぞれの受信伝送速度を、例えば２段階といった設定で可変する。

上記ＵＨＦ帯ＲＦＩＤシステムにおいては、利用帯域を上記のような複数チャネルの設定をし、共通のチャンネルを複数のリーダライタで時間分割して使用することを可能にしている。従って、タグへの情報の書き込み、読み出しを行う際に、他のリーダライタが使用しているチャンネルで発信すると、相互に干渉を起こし、交信を妨害することになるので、ＩＣタグとの通信を開始する前に、既に使用されているチャンネルをチェックし、使用されていれば、チャンネルが空くまで待つか、他のチャンネルが空いていれば、そこを用いるようにする必要がある。このチャンネル使用有無のチェックは、従来からキャリアセンスとして知られる方法によって行われ、このチェック結果によりチャンネルの使用を許可し、送信を行っている（下記特許文献１、参照）。
特開２００６−１９７２３１号公報

上記のようにキャリアセンスにより空きチャンネルを確認して、電波を送信するが、複数のリーダライタが接近して動作している場合、チャネル間隔が狭いと、複数のリーダライタの使用チャネルが隣接チャネル同士になることは不可避で、このような状態で使用すると、干渉波の影響を受け、認識率が悪化してしまう。
この干渉波への対策として、同じシステムに組み込まれたリーダライタが原因で干渉を起こしている場合には、電波シールドやアンテナの絞込みといった、物理的なアイソレ−ションを行うこと、周波数の固定により干渉を回避すること、又はアプリケーション等によりリーダライタを排他的に動作させることなどが有効である。
ただ、干渉を起こす原因となるリーダライタが別システムを構成するものでかつ単発的に使用された場合には、短時間で干渉の影響を回避することは、困難である。
このような場合に、短時間で干渉の影響を回避できない理由は、キャリアセンスの検知結果をもとに使用チャネルの設定を行い、通信を実行する従来の通信手順にその原因がある。

図９は、従来の通信手順のシーケンスを示す。同図に示す手順に従うと、まずリーダライタの制御部は、送信要求が発生すると、この要求に応じ、通信手順を開始し、まず、キャリアセンス（キャリアの検知）を行い、空きチャネルを確認する（Ｓｑ２０１）。この結果、送信が可能なチャネルを使い、通信速度の設定を最も高速（例えば、１６０kbps ） にする指示をして、接続要求をタグに行い（Ｓｑ２０２）、この要求を受け入れたタグは、ＡＣＫをリーダライタに返す（Ｓｑ２０３）。
この後、リーダライタは、指示した通信速度の設定に従ってデータを送信していく（Ｓｑ２０４）。ここで、通信速度が速すぎたために、受信ができず、要求された処理を完了した旨の通知、或いは要求されたデータの返信がタグから来ないと、通信エラーと認識する（Ｓｑ２０５）。
通信エラーへの対応は、先に設定した通信速度を落として（例えば、８０kbps ）、再度、接続要求をタグに行い（Ｓｑ２０６）、この要求に対して、タグはＡＣＫをリーダライタに返す（Ｓｑ２０７）。
この後、リーダライタは、指示したより低速の通信速度の設定に従ってデータを送信していく（Ｓｑ２０８）。ここで、この通信速度に対応して受信が行え、処理を完了すると、完了した旨の通知、或いは要求されたデータがタグから返信されてくる（Ｓｑ２０９）。
上記のような手順に従い、適合する通信速度で処理を完了するまで、エラー発生のチェックと通信条件の再設定動作が繰り返されるので、通信時間が長期化する、という問題が生じる。
本発明は、従来のＲＦＩＤシステムにおける上記した問題に鑑み、これを解決するためになされたもので、その目的は、干渉波の影響の程度という観点でチャネルを予めサーチし、このサーチ結果によって、通信条件の設定を適応させ、通信時間を短縮することにある。

請求項１の発明は、伝送速度が可変な通信手段を有し、該通信手段を介してＲＦＩＤの読取り・書込みを行うリーダライタ装置であって、前記通信手段は、キャリアを検出するキャリアセンス部と、前記キャリアセンス部によって検出された電界強度を通信条件に応じて定めたレベルと対比し、レベル以下であるか、否かを判定する電界レベル判定部と、前記電界レベル判定部によってレベル以下と判定されたときに、該レベルを超えると判定されたときに比べ、より高速の伝送速度を設定する通信条件設定部を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、所定の複数周波のキャリアによりチャネルを作成し、チャネルを重複使用する通信動作が可能な請求項１に記載されたリーダライタ装置において、前記通信条件設定部は、伝送速度を可変するための通信条件として、重複動作させるチャネル数の設定を変更するようにしたことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載されたリーダライタ装置において、前記通信条件設定部は、伝送速度を可変するための通信条件として、受信速度の設定を変更するようにしたことを特徴とする。

本発明によると、送信要求の発生時に、予めキャリアセンスを行い、使用可能なチャネルの検出強度を、設定可能な通信条件という観点でサーチし、その結果によって、最適条件で通信を行うことができる。従って、従来、キャリアセンスによって単に空きチャンネルを確認するだけで、通信条件を最速の伝送速度の設定で行っていたために、エラーが生じ、再設定が必要になる、といった手順になって、通信時間が長期化した、という問題が解消できる。
また、所定の複数周波のキャリアによりチャネルを作成し、多重通信動作が可能なシステムに適応して、通信条件を最適化できる。また、受信速度の設定を変更することによっても、通信条件を最適化できる。

以下に、本発明の実施形態に係るリーダライタ装置を説明する。
本実施形態のリーダライタ装置は、ＵＨＦ帯ＲＦＩＤシステムに適用し得る装置に係る。ここでは、ＩＤを有したＩＣタグへの情報の書き込み、読み出しに必要な通信を９５２．２MHz 〜９５４．８MHz のＵＨＦ帯を使用して行う。
また、通信方法は、複数チャネルの中から使用チャネルを選択する方法による。複数チャネルは、上記ＵＨＦ帯域内を等間隔に分離させ、チャネルごとに異なるキャリア周波とすることによって作られる。
使用チャネルは、送信要求が生じたときに、各チャネルの電波の状況から使用可能なチャネルを調べて、選択する。
さらに、本実施形態では、検出した各チャネルの電波の電界強度を通信条件に応じて定めた閾値レベルと対比し、レベル以下であるか、否かを判定し、判定結果に従い、最適な通信条件となるように、チャンネル及び伝送速度を設定する。つまり、使用可能なチャネルが、干渉波の影響を受け難く、適正な通信が行えるチャネルであるか、否か、という観点から定めた閾値レベルによる判定を行う。
ここで、閾値レベルよりも低いという判定結果を得た場合、該閾値レベルを超えた場合に比べ、より高速の通信条件を設定する。つまり、干渉波の影響を受け難いので、より高速の通信条件を設定しても、エラーが起こる可能性が低いので、そのときの電波状況に応じて通信条件が最適化できる。

従って、本実施形態においては、リーダライタ装置とＩＣタグ間の通信手順は、図１に示すシーケンスにより行われる。
図１に示す手順に従うと、まずリーダライタの制御部は、送信要求が発生すると、この要求に応じ、通信手順を開始し、まず、キャリアセンスを行い、全チャネルの電波強度を検出し、電波状況を示すデータを保存する（Ｓｑ１０１）。
次いで、保存した各チャネルの検出電波強度を通信条件に応じて定めた閾値レベルと対比し、レベル以下であるか、否かを判定し、判定結果に従い、最適な通信条件（伝送速度等）の設定を指示して、接続要求をタグに行い（Ｓｑ１０２）、この要求を受け入れたタグは、ＡＣＫをリーダライタに返す（Ｓｑ１０３）。
この後、リーダライタは、指示した通信条件の設定に従って送信動作を行い（Ｓｑ１０４）、また、タグからも指示した通信条件の設定に従って返信動作が行われる（Ｓｑ１０５）。この場合、Ｓｑ１０２の手順で、最適な通信条件（伝送速度等）の設定をしているので、通信中にエラーの起きる可能性は、極めて少ない。
従って、最短時間で通信が完了でき、従来の通信手順（図９に関する説明、参照）で起きた通信時間の長期化という問題が生じることはない。

以下に示す実施形態では、上限を１W とする高出力タイプと、上限を１０mW とする低出力タイプの装置を例示する。高出力、低出力の２タイプでは、通信方式を異にし、前者では、１Wが出せるので、複数チャネルを重複して使用し、後者では、１０mW 以下という制限から、１チャネルのみを使用する。
このように、高出力、低出力では、通信方式の違いから、設定可能な通信条件のバリエーションも異なってくるので、以下、「実施形態１（高出力）」「実施形態２（低出力）」に分けて、それぞれを詳細に説明する。

「実施形態１（高出力）」
まず、通信条件の設定に従い、動作が可能な通信モードについて、図２に示す表を参照して説明する。なお、図２に示す例は、９５２．２MHz 〜９５３．８MHz の帯域を２００KHz の間隔として、全９波を使用可能なチャネルとしている。
高出力タイプの装置は、１Wまで出せるので、複数チャネルを重複して使用することができる。重複可能な最大チャネル数は９であるが、ここでは３で、図２の表に示すように、重複可能なチャネル数のバリエーションは、１，２，３とする。また、同図の表には、重複可能なチャネル数１，２，３に対応してそれぞれの通信機能として、伝送速度の目安が、送信と受信に分けて、示されている。送信伝送速度は、重複チャネル数１，２，３に対応して、それぞれ４０kbps ，８０kbps ，１６０kbps と倍々になり、重複チャネル数と送信伝送速度の関係は固定である。他方、受信伝送速度は、設定により可変で、重複チャネル数１に対応して、４０kbps ／８０kbps で可変、重複チャネル数２に対応して、８０kbps ／１６０kbps で可変、重複チャネル数３に対応して、１６０kbps ／３２０kbps で可変となる。
このように、重複チャネル数の設定及び受信伝送速度の設定を変えることで、伝送速度が変更できるので、１つの送信要求に応じた通信動作が完了するまでに要する通信時間が変わり、最適条件を設定することによって、最短時間で通信ができる。

本実施形態では、送信要求が生じたときに、用意された全９波の各チャネルの電波の電界強度を検出し、検出レベルを通信条件に応じて定めた閾値レベルと対比し、レベル以下であるか、否かを判定する。このチャネルの電波状況をサーチする機能は、キャリアセンスと、キャリアセンスによって検出した電界強度に対する判定処理を行う手段により実現する。
具体的には、ＵＨＦ帯ＲＦＩＤシステムのリーダライタ装置は、間欠送信を行うので、電波を送信していない時間に、全チャネルのキャリアセンスを行う。
キャリアセンスは、アンテナで受ける各チャネルの電波の電界強度を検出するので、この検出により得られる強度レベルを通信条件に応じて定めた所定段数の閾値レベルと対比し、その結果得られる情報（以下、「電波状況」という）を記憶部に一時的に、保存・管理し、実際に通信条件を設定する際に、この情報を参照する。なお、保存・管理するデータを各チャネルの電界強度の生データとし、設定時に生データから通信条件に対応する電波状況を求めるような方法でもよい。

また、電波状況に基づいて行う通信条件の設定は、次の（１）〜（３）を考慮して行う。
（１）重複チャネル数の設定及び受信伝送速度をファクタとして条件設定を行い、電波状況がよいほど、即ち、検出した電界強度のクリアできる閾値レベルがより低いほど、伝送速度を高く設定する。例えば、閾値レベルを、−８４dBm ／−７９dBm ／−７４dBm の３段階で設けた場合に、検出した電界強度が、−８４dBm 以下であれば、最も高い伝送速度が得られる通信条件の設定、即ち、図２の例を引けば、重複チャネル数を３とし、受信伝送速度を３２０kbps とする設定を行う。また、使用可能であるが、最も電波状況がよくない、−７４dBm以下であれば、最も低い伝送速度が得られる通信条件の設定、即ち、図２の例を引けば、重複チャネル数を１とし、受信伝送速度を４０kbps とする設定を行う。最も電波状況がよい状態からよくない状態の間は、電波状況の悪化に応じて、重複チャネル数と受信伝送速度の組み合わせを伝送速度がより低下するバリエーションに段階的に変更する。

（２）使用されていないチャネルから優先的に使用するチャネルを割り当てる。これは、本リーダライタ装置が間欠送信を行っており、送信していない時間に全チャネルのキャリアセンスを行うために、先行する通信動作により使用中のチャネルも検出の対象になるので、全チャネルを対象に設定を改める方法を採ることができる。しかし、本実施形態では、新たな送信要求に対する使用チャネルの設定に当たっては、既に使用し通信条件が確立しているチャネルは除外して、使用されていないチャネルから優先的に使用する方法による。この方法によって、動作が確実に行われ、又処理の簡素化、延いては処理の高速化を図ることができる。
（３）使用されているチャネルから最も離れているチャネルを使用するチャネルに割り当てる。これは、（２）と同様、先行する通信動作により使用されているチャネルがある場合の対策である。隣接チャネルからの干渉を回避するためには、できるだけ使用するチャネル同士は離れている方がよいので、この点を考慮する。
なお、上記（２）及び（３）を考慮した動作を実現するためには、使用されているチャネルが分かるように、チャネルの使用状態を示すデータを保存・管理する必要がある。

図３は、上記通信を可能とするリーダライタ装置をブロック図にて示す。
図３の装置構成において、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１は、リーダライタ装置全体を制御するコントローラとして機能し、制御下に置くＲＯＭ（Read Only Memory）１０２，ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３，ＲＦ回路１０４，外部インターフェース１０６それぞれをバスで接続する。
ＩＣタグ（図示せず）への情報の書き込み、読み出し要求が発行されると、ＣＰＵ１０１は、要求に応じＩＣタグへのコマンドの送信、並びにＩＣタグから送信されてくる該コマンドに対する応答を受信する通信動作を行う。また、この通信動作の一環として、後記でフロー（図４）により詳述する通信手順に従い、各チャネルの電波状況のサーチ、サーチ結果に基づいて行うチャネル選択及び受信伝送速度の設定を行うとともに、これらの動作に必要な情報を管理する。
ＣＰＵ１０１は、上記の動作を実現するために、ＲＯＭ１０２に格納された制御プログラム又は外部インターフェース１０６を介して供給される制御プログラムを駆動する。このとき、ＲＡＭ１０３は、制御プログラムに従う処理を実行するために、ワークエリアとして、装置内で生成される各種のデータを一時的に保存する場所に用いられ、例えば、各チャネルの電波状況に関する情報の記憶場所としても使われる。
ＲＦ回路１０４は、ＣＰＵ１０１によって設定される通信条件に従い、送受信アンテナ１０５からキャリア波に信号を載せて発信し、送受信アンテナ１０５を通して図示しないＩＣタグからの信号を受信する。この送受信動作の際、ＲＦ回路１０４は、指定された複数チャネルを用いる重複送信動作を設定された重複数に応じて行い、また、受信伝送速度の切替えに対応して受信動作を行うことができる。
また、外部インターフェース１０６は、本リーダライタ装置をシステムの１要素とし、中央の管理装置で集中管理するシステムを構築する場合に、中央の管理装置とのインターフェースとして機能する。

次に、図２及び図３に装置の構成を示したリーダライタ装置が行う通信動作に係わる実施形態を説明する。
ここでは、電波状況に基づいて行う通信条件の設定処理を主に、図４（Ａ），（Ｂ）に示す送信要求時の通信動作の制御フローに従って、動作を説明する。
図４に示す手順に従うと、送信要求が発行されると、この制御フローを実行するプログラムが起動され、まず、９波の全チャネルについて、キャリアセンスを行い、各々のキャリア波の電界強度を検出し、その検出結果を電波状況として、ＲＡＭ１０３の記憶部に一旦保存する（ステップＳ１０１）。
次いで、検出結果として得た電波状況（各チャネルの電界強度）を通信条件に応じて定めた閾値レベルと対比し、適用する通信条件に合うチャネルをサーチする。ここでは、閾値レベルを、−８４dBm ／−７９dBm ／−７４dBm の３段階で設け、検出された電界強度レベルをこれらの閾値レベルと対比し、得られた判定結果により、その閾値に対応する通信条件を設定する。

上記３段階の閾値レベルによると、検出された電界強度レベルが−８４dBm 以下で、最もよい電波状況にある場合（ステップＳ１０２-YES）、最も速い伝送速度が得られる通信条件として、両側チャネルが空きチャネルとなるような３チャネルを重複させて使用し、送信伝送速度を１６０kbps とし、受信伝送速度を３２０kbps とする設定を行う。
この通信条件で通信を行うケースが、図５の表（Ａ）に示されている。同表は、キャリアセンスにより検出したｃｈ１〜ｃｈ８の電界強度が、−８４dBm ／−７９dBm ／−７４dBm の３段階の閾値以下のどれに属するかをグレイ化により示している。なお、×は、利用中のチャネルを示す。このケースでは、−８４dBm以下となるチャネルが、ｃｈ５〜ｃｈ８の４チャネルあり、両側チャネルが空きチャネルとなるような３チャネルを重複させる通信条件が整うので、図５の表（Ａ）中の［通信成立（Ｓ１０４）］の通信条件（160/320：３チャネル）を設定する。
この設定によって、伝送速度が最速になり、干渉波の影響も最も受け難い通信条件となって、最適化が図られる。

この制御フローでは、通信条件を設定した後、実際に通信を行い（ステップＳ１０３）、通信が成立したか、否かを確認する（ステップＳ１０４）。確認の結果、通信が成立すれば、この制御フローを終了する。
他方、上記の設定で通信が成立しない場合には、両側チャネルが空きチャネルとなるような３チャネルを重複させて使用し、送信伝送速度を１６０kbps とする設定は、変えないで、受信伝送速度だけを低速側の１６０kbps に切替えて、再び通信を行う（ステップＳ１０５）。
この通信条件で通信を行うケースが、先に説明した図５の表（Ａ）に示されている。このケースでは、−８４dBm以下となるチャネルが、ｃｈ５〜ｃｈ８の４チャネルあり、両側チャネルが空きチャネルとなるような３チャネルを重複させる通信条件が整うので、図５の表（Ａ）中の［通信成立（Ｓ１０６）］の通信条件（160/160：３チャネル）を設定する。
ここで、通信が成立したか、否かを確認し（ステップＳ１０６）、確認の結果、通信が成立すれば、この制御フローを終了する。
また、確認の結果、通信が成立しない場合には、さらに、より低速の通信条件を設定する、２段目の通信動作を行うフロー、即ち、検出された電界強度レベルが−７９dBm 以下で、電波状況が次に良い条件で行うステップＳ１１２（後述）の処理に移行させる。
このように、このフローでは、受信伝送速度を落とすだけの通信条件の変更により通信が成立可能な場合を考慮し、或いは、２段目の低速通信動作への移行を考慮することで、処理をより簡略化することができる。

また、検出された電界強度レベルが−８４dBm 以下ではなく、−７９dBm 以下に該当し、次によい電波状況にある場合（ステップＳ１１１-YES）、通信条件として、両側チャネルが空きチャネルとなるような２チャネルを重複させて使用し、送信伝送速度を８０kbps とし、受信伝送速度を１６０kbps とする設定を行う。
この通信条件で通信を行うケースが、図５の表（Ｂ）に示されている。同表は、キャリアセンスにより検出したｃｈ１〜ｃｈ８の電界強度が、−８４dBm ／−７９dBm ／−７４dBm の３段階の閾値以下のどれに属するかをグレイ化により示している。なお、×は、利用中のチャネルを示す。このケースでは、−７９dBm以下となるチャネルが、ｃｈ４〜ｃｈ８の５チャネルあり、両側チャネルが空きチャネルとなるような２チャネルを重複させる通信条件が整うので、図５の表（Ｂ）中の［通信成立（Ｓ１１３）］の通信条件（80/160：２チャネル）を設定する。
この設定によって、この電波状況における伝送速度が最速になり、干渉波の影響も最も受け難い通信条件となって、最適化が図られる。
ここでも、電界強度レベルが−８４dBm 以下の場合における先に示したフローと同様に、通信条件を設定した後、実際に通信を行い（ステップＳ１１２）、通信が成立したか、否かを確認する（ステップＳ１１３）。確認の結果、通信が成立すれば、この制御フローを終了する。

他方、上記の設定で通信が成立しない場合には、両側チャネルが空きチャネルとなるような２チャネルを重複させて使用し、送信伝送速度を８０kbps とする設定は、変えないで、受信伝送速度だけを８０kbps に切替えて、再び通信を行う（ステップＳ１１４）。
この通信条件で通信を行うケースが、先に説明した図５の表（Ｂ）に示されている。このケースでは、−７９dBm以下となるチャネルが、ｃｈ４〜ｃｈ８の５チャネルあり、両側チャネルが空きチャネルとなるような２チャネルを重複させる通信条件が整うので、図５の表（Ｂ）中の［通信成立（Ｓ１１５）］の通信条件（80/80：２チャネル）を設定する。
ここで、通信が成立したか、否かを確認し（ステップＳ１１５）、確認の結果、通信が成立すれば、この制御フローを終了する。
また、確認の結果、通信が成立しない場合には、さらに、より低速の通信条件を設定する、３段目の通信動作を行うフロー（図４（Ｂ））、即ち、検出された電界強度レベルが−７４dBm 以下で、電波状況が次に良い条件で行うステップＳ１２２の処理に移行させる。

また、検出された電界強度レベルが−７９dBm を超えるが、−７４dBm 以下に該当し、次によい電波状況にある場合（ステップＳ１２１-YES）、通信条件として、１チャネルを使用し、送信伝送速度を４０kbps とし、受信伝送速度を８０kbps とする設定を行う。
この通信条件で通信を行うケースが、図５の表（Ｃ）に示されている。同表は、キャリアセンスにより検出したｃｈ１〜ｃｈ８の電界強度が、−８４dBm ／−７９dBm ／−７４dBm の３段階の閾値以下のどれに属するかをグレイ化により示している。なお、×は、利用中のチャネルを示す。このケースでは、−７４dBm以下となるチャネルが、ｃｈ１〜ｃｈ８の８チャネルあり、１チャネルを使用する通信条件が整うので、図５の表（Ｃ）中の［通信成立（Ｓ１２３）］の通信条件（40/80：１チャネル）を設定する。
この設定によって、この電波状況における伝送速度が最速になり、干渉波の影響も最も受け難い通信条件となって、最適化が図られる。
ここでも、電界強度レベルが−８４dBm 以下、或いは−７９dBm以下の場合における先に示したフローと同様に、通信条件を設定した後、実際に通信を行い（ステップＳ１２２）、通信が成立したか、否かを確認する（ステップＳ１２３）。確認の結果、通信が成立すれば、この制御フローを終了する。

他方、上記の設定で通信が成立しない場合には、１チャネルを使用し、送信伝送速度を４０kbps とする設定は、変えないで、受信伝送速度だけを４０kbps に切替えて、再び通信を行う（ステップＳ１２４）。
この通信条件で通信を行うケースが、先に説明した図５の表（Ｃ）に示されている。このケースでは、−７４dBm以下となるチャネルが、ｃｈ１〜ｃｈ８の８チャネルあり、１チャネルを使用する通信条件が整うので、図５の表（Ｃ）中の［通信成立（Ｓ１２５）］の通信条件（40/40：１チャネル）を設定する。
ここで、通信が成立したか、否かを確認し（ステップＳ１２５）、確認の結果、通信が成立すれば、この制御フローを終了する。
この確認の結果、通信が成立しない場合には、再び同一の通信条件を設定して、通信動作を行い、通信が成立するまでこの動作を繰返す。
また、検出された電界強度レベルが−７４dBm を超える場合に（ステップＳ１２１-NO）、通信が正常に行える電波状況ではないので、通信を不可として、警告等を行い、この制御フローを終了する。

「実施形態２（低出力）」
まず、通信条件の設定に従い、動作が可能な通信モードについて、図６に示す表を参照して説明する。なお、図６に示す例は、９５２．２MHz 〜９５４．８MHz の帯域を２００KHz の間隔として、全１４波を使用可能なチャネルとしている。
低出力タイプの装置は、１０mWまでしか出せないので、高出力タイプのように複数チャネルを重複して使用することができず、１チャネルのみを使用する。また、設定が変更できる通信条件は、図６の表に示すように、受信伝送速度を４０kbps ／８０kbpsで可変とするだけである。
この受信伝送速度の設定を最適化することによって、送信要求に応じた通信動作が完了するまでに要する通信時間を短縮することができる。

本実施形態では、送信要求が生じたときに、用意された全１４波の各チャネルの電波の電界強度を検出し、検出レベルを通信条件に応じて定めた閾値レベルと対比し、レベル以下であるか、否かを判定する。このチャネルの電波状況をサーチする機能は、キャリアセンスと、キャリアセンスによって検出した電界強度に対する判定処理を行う手段により実現する。
具体的には、ＵＨＦ帯ＲＦＩＤシステムのリーダライタ装置は、間欠送信を行うので、電波を送信していない時間に、全チャネルのキャリアセンスを行う。
キャリアセンスは、アンテナで受ける各チャネルの電波の電界強度を検出するので、この検出により得られる強度レベルを通信条件に応じて定めた所定段数の閾値レベルと対比し、その結果得られる電波状況を記憶部に一時的に、保存・管理し、実際に通信条件を設定する際に、この情報を参照する。なお、保存・管理するデータを各チャネルの電界強度の生データとし、設定時に生データから通信条件に対応する電波状況を求めるような方法でもよい。

また、電波状況に基づいて行う通信条件の設定は、次の（１）〜（３）を考慮して行う。
（１）受信伝送速度をファクタとして条件設定を行い、電波状況がよいほど、即ち、検出した電界強度のクリアできる閾値レベルがより低いほど、伝送速度を高く設定する。例えば、閾値レベルを、−６９dBm ／−６４dBm の２段階で設けた場合に、検出した電界強度が、−６９dBm 以下であれば、より高い伝送速度が得られる通信条件の設定、即ち、図６の例を引けば、受信伝送速度を８０kbps とする設定を行う。また、使用可能であるが、電波状況が悪化し、−６４dBm 以下になれば、より低い伝送速度が得られる通信条件の設定、即ち、図６の例を引けば、受信伝送速度を４０kbps とする設定を行う。このように、電波状況の悪化に応じて、受信伝送速度をより低下させるように変更する。
（２）使用されていないチャネルから優先的に使用するチャネルを割り当てる。これは、本リーダライタ装置が間欠送信を行っており、送信していない時間に全チャネルのキャリアセンスを行うために、先行する通信動作により使用中のチャネルも検出の対象になるので、全チャネルを対象に設定を改める方法を採ることができる。しかし、本実施形態では、新たな送信要求に対する使用チャネルの設定に当たって、既に使用し通信条件が確立しているチャネルは除外して、使用されていないチャネルから優先的に使用する。この方法によって、動作が確実に行われ、又処理の簡素化、延いては処理の高速化を図ることができる。
（３）使用されているチャネルから最も離れているチャネルを使用するチャネルに割り当てる。これは、（２）と同様、先行する通信動作により使用されているチャネルがある場合の対策である。隣接チャネルからの干渉を回避するためには、できるだけ使用するチャネル同士は離れている方がよいので、この点を考慮する。
なお、上記（２）及び（３）を考慮した動作を実現するためには、使用されているチャネルが分かるように、チャネルの使用状態を示すデータを保存・管理する必要がある。

低出力タイプのリーダライタの装置構成は、基本的に、上記「実施形態１」に示した高出力タイプの装置と変わらないので、先に示した図３のブロック図の説明を参照することとし、ここでは記載を省略する。なお、ＲＦ回路１０４は、上記「実施形態１」と違って、重複通信動作はしないので、設定された１チャネルのみを使用して送信動作を行い、また、受信伝送速度の切替えに対応して受信動作を行うことができる回路を採用する。
以下、図６及び図３に装置の構成を示したリーダライタ装置が行う通信動作に係わる実施形態を説明する。
ここでは、電波状況に基づいて行う通信条件の設定処理を主に、図７に示す送信要求時の通信動作手順を示すフローに従って、動作を説明する。
図７に示す手順に従うと、送信要求が発行されると、この制御フローを実行するプログラムが起動され、まず、１４波の全チャネルについて、キャリアセンスを行い、各々のキャリア波の電界強度を検出し、その検出結果を電波状況として、ＲＡＭ１０３の記憶部に一旦保存する（ステップＳ２０１）。
次いで、検出結果として得た電波状況（各チャネルの電界強度）を通信条件に応じて定めた閾値レベルと対比し、適用する通信条件に合うチャネルをサーチする。ここでは、閾値レベルを、−６９dBm ／−６４dBm の２段階で設け、検出された電界強度レベルをこれらの閾値レベルと対比し、得られた判定結果により、その閾値に対応する通信条件を設定する。

上記２段階の閾値レベルによると、検出された電界強度レベルが−６９dBm 以下で、電波状況がよい場合（ステップＳ２０２-YES）、速い伝送速度が得られる通信条件として、受信伝送速度を８０kbps とする設定を行う。なお、使用チャネルの選択は、両側チャネルが空きチャネルとなるようなチャネルを選ぶ。
この通信条件で通信を行うケースが、図８の表（Ａ）に示されている。同表は、キャリアセンスにより検出したｃｈ１〜ｃｈ８の電界強度が、−６９dBm ／−６４dBm の２段階の閾値以下のどこに属するかをグレイ化により示している。なお、×は、利用中のチャネルを示す。このケースでは、−６９dBm 以下となるチャネルが、ｃｈ５〜ｃｈ８の４チャネルあり、両側チャネルが空きチャネルとなるようなチャネルを選択する条件が整うので、図８の表（Ａ）中の［通信成立（Ｓ２０４）］の通信条件（40/80：１チャネル）を設定する。
この設定によって、伝送速度がより高速になり、干渉波の影響も最も受け難い通信条件となって、最適化が図られる。

この制御フローでは、通信条件を設定した後、実際に通信を行い（ステップＳ２０３）、通信が成立したか、否かを確認する（ステップＳ２０４）。確認の結果、通信が成立すれば、この制御フローを終了する。
他方、確認の結果、通信が成立しない場合には、さらに、より低速の通信条件を設定する。即ち、検出された電界強度レベルが−６４dBm 以下で、電波状況がより悪化した条件で行う２段目の通信動作のステップＳ２１２（後述）に移行させる。
このように、このフローでは、受信伝送速度を落とすだけの通信条件の変更により通信が成立可能な場合を考慮し、或いは、２段目の低速通信動作への移行を考慮することで、処理をより簡略化することができる。

また、検出された電界強度レベルが−６９dBm 以下ではなく、−６４dBm 以下に該当し、より悪化した電波状況にある場合（ステップＳ２１１-YES）、通信条件として、両側チャネルが空きチャネルとなるようなチャネルを使用し、送信伝送速度を４０kbps とし、受信伝送速度を４０kbps とする設定を行う。
この通信条件で通信を行うケースが、図８の表（Ｂ）に示されている。同表は、キャリアセンスにより検出したｃｈ１〜ｃｈ８の電界強度が、−６９dBm ／−６４dBm の２段階の閾値以下のどこに属するかをグレイ化により示している。なお、×は、利用中のチャネルを示す。このケースでは、−６４dBm 以下となるチャネルが、ｃｈ１およびｃｈ２〜ｃｈ８の８チャネルあり、両側チャネルが空きチャネルとなるようなチャネルを使用する通信条件が整うので、図８の表（Ｂ）中の［通信成立（Ｓ２１３）］の通信条件（40/40：１チャネル）を設定する。
この設定によって、伝送速度がより高速になり、干渉波の影響も最も受け難い通信条件となって、最適化が図られる。

ここでも、電界強度レベルが−６９dBm 以下の場合における先に示したフローと同様に、通信条件を設定した後、実際に通信を行い（ステップＳ２１２）、通信が成立したか、否かを確認する（ステップＳ２１３）。確認の結果、通信が成立すれば、この制御フローを終了する。
他方、この確認の結果、通信が成立しない場合には、再び同一の通信条件を設定して、通信動作を行い、通信が成立するまでこの動作を繰返す。
また、検出された電界強度レベルが−６４dBm を超える場合に（ステップＳ２１１-NO）、通信が正常に行える電波状況ではないので、通信を不可として、警告等を行い、この制御フローを終了する。

本発明のリーダライタとＩＣタグ間で行う通信手順のシーケンスを示す。 高出力タイプ（実施形態１）のリーダライタにおいて設定可能な通信モードを示す。 本発明の実施形態に係わるリーダライタ装置をブロック図にて示す。 高出力タイプ（実施形態１）のリーダライタにおける通信条件の設定処理を伴う通信動作の制御フロー示す。 高出力タイプ（実施形態１）のリーダライタにおける各チャネルの電波状況と通信モードの関係を示す。 低出力タイプ（実施形態２）のリーダライタにおいて設定可能な通信モードを示す。 低出力タイプ（実施形態２）のリーダライタにおける通信条件の設定処理を伴う通信動作の制御フロー示す。 低出力タイプ（実施形態２）のリーダライタにおける各チャネルの電波状況と通信モードの関係を示す。 従来のリーダライタとＩＣタグ間で行う通信手順のシーケンスを示す。

符号の説明

１０１・・・ＣＰＵ（Central Processing Unit）、１０２・・・ＲＯＭ（Read Only Memory）、１０３・・・ＲＡＭ（Random Access Memory）、１０４・・・ＲＦ（Radio Frequency）回路、１０５・・・送受信アンテナ、１０６・・・外部インターフェース。

Claims (3)

1. 伝送速度が可変な通信手段を有し、該通信手段を介してＲＦＩＤの読取り・書込みを行うリーダライタ装置であって、
   前記通信手段は、キャリアを検出するキャリアセンス部と、
   前記キャリアセンス部によって検出された電界強度を通信条件に応じて定めたレベルと対比し、レベル以下であるか、否かを判定する電界レベル判定部と、
   前記電界レベル判定部によってレベル以下と判定されたときに、該レベルを超えると判定されたときに比べ、より高速の伝送速度を設定する通信条件設定部を備えたことを特徴とするリーダライタ装置。
2. 所定の複数周波のキャリアによりチャネルを作成し、チャネルを重複使用する通信動作が可能な請求項１に記載されたリーダライタ装置において、
   前記通信条件設定部は、伝送速度を可変するための通信条件として、重複動作させるチャネル数の設定を変更するようにしたことを特徴とするリーダライタ装置。
3. 請求項１又は２に記載されたリーダライタ装置において、
   前記通信条件設定部は、伝送速度を可変するための通信条件として、受信速度の設定を変更するようにしたことを特徴とするリーダライタ装置。

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