JP2010213172A - 無線通信方法、及びシステム - Google Patents

無線通信方法、及びシステム Download PDF

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Abstract

【課題】電力消費量を増大させることなく、タグとリーダの通信距離を延ばすことを可能とする。
【解決手段】信号送信用のリーダ10−1は、電力供給用のリーダ10−2に対して、タグ2に電力を供給するための給電用電波を送信することを指示する送信信号T10を送信する。リーダ10−2は、リーダ10−1から送信信号T10を受信すると、即時に給電用電波T11をタグ2に送信する。タグ2は、リーダ10−2からの給電用電波T11を受信すると、この電波により給電を行って自身を駆動する。一方、信号送信用のリーダ10−1は、送信信号T12をタグ2に送信する。タグ2は、リーダ10−1からの送信信号T12を受信すると、自身に記録されている識別コードなどの情報を送信信号T13としてリーダ10−1に返信する。
【選択図】図1

Description

本発明は、無線通信方法、及びシステムに関する。
従来より、物流や、サービスの効率化を目的とし、物体を識別するためのRFID(Radio Frequency IDentification)システムが知られている。該RFIDシステムは、識別対象である物体に付帯され、自身の識別コードなどの情報が記録されたICタグ(以下、単に、タグという)と、電波を用いて上記タグに記録された識別コードなどの情報を受信するリーダとから構成されている。該RFIDシステムには、タグとして自身に電源を持つアクティブ型タグを用いるアクティブ型RFIDシステムと、自身に電源を持たず、リーダから受信した電波により給電を行い、動作するパッシブ型タグを用いるパッシブ型RFIDシステムとがある。
図7は、従来技術によるパッシブ型RFIDシステムの一構成例を示すブロック図である。リーダ1からタグ2に対して情報を要求する送信信号T1が送信されると、リーダ1からの電波を受信したタグ2が、この電波により給電を行って自身を駆動し、自身に記録されている識別コードなどの情報を送信信号T2としてリーダ1に返信する。パッシブ型RFIDシステムでは、タグ2がリーダから受信した電波により給電を行うため、リーダ1とタグ2との通信距離が短く、長いものでも数メートル程度である。
したがって、タグ2を駆動するためには、それなりの強度の電波が必要であるため、リーダ1から受信した電波が弱く、タグ2を駆動することができない場合には、例え、リーダ1から電波を受信していても通信を行うことはできない。このため、パッシブ型RFIDシステムの通信距離は、アクティブ型RFIDシステムに比べ一般的に短い。
これに対し、リーダを信号送信用と電力供給用に分け、リーダからの電波がタグを駆動するために必要な強度に達していない場合でも、電力供給用リーダからの電波でタグを駆動することにより通信を可能とし、通信距離を延ばす方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
図8は、従来技術によるパッシブ型RFIDシステムにおいて通信距離を向上させるための一構成例を示すブロック図である。該パッシブ型RFIDシステムでは、信号送信用のリーダ1−1と電力供給用のリーダ1−2とに分ける。そして、まず、信号送信用のリーダ1−2から給電用電波T3がタグ2に送出されると、電力供給用のリーダ1−2からの電波を受信したタグ2が、この電波により給電を行って自身を駆動する。次いで、信号送信用のリーダ1−1からタグ2に対して情報を要求する送信信号T4が送信されると、信号送信用のリーダ1−1からの電波を受信したタグ2が、自身に記録されている識別コードなどの情報を送信信号T5として信号送信用のリーダ1−1に返信する。
このように、信号送信用のリーダ1−1からの電波がタグ2を駆動するために必要な強度に達していない場合でも、電力供給用のリーダ1−2からの電波でタグ2を駆動することにより通信が可能となり、通信距離を延ばすことが可能となる。
特開2006−254679号公報
ところで、上述した従来方法では、タグ2を駆動するための電力供給用のリーダ1−2の電波の送出タイミングの制御方法については何ら言及されていない。このため、電力供給用のリーダ1−1の電波送出タイミングを制御せず、常に電波を送出し続ける方法が考えられる。しかしながら、電力供給用のリーダ1−1から常に電波を送出し続ける方法では、電力消費量が増大してしまうという問題がある。
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、電力消費量を増大させることなく、タグとリーダの通信距離を延ばすことができる無線通信方法、及びシステムを提供することにある。
上述した課題を解決するために、本発明は、信号送信用のリーダが電力供給用のリーダからの給電用電波により駆動するパッシブ型のタグとの間で無線通信を行う無線通信方法であって、前記信号送信用のリーダから前記電力供給用のリーダに給電指示信号を送信するステップと、前記信号送信用のリーダから前記給電指示信号を受信した前記電力供給用のリーダが前記パッシブ型のタグに対して給電用電波を送出するステップと、前記電力供給用のリーダからの前記給電用電波により駆動した前記パッシブ型のタグとの間で通信するステップとを含むことを特徴とする無線通信方法である。
本発明は、上記の発明において、前記信号送信用のリーダは、前記電力供給用のリーダに対して、前記給電指示信号を無線で送信することを特徴とする。
本発明は、上記の発明において、前記信号送信用のリーダは、前記電力供給用のリーダに対して、ネットワークを介して、前記給電指示信号を送信する。
また、上述した課題を解決するために、本発明は、信号送信用のリーダがパッシブ型のタグとの間で無線通信を行うシステムであって、前記パッシブ型のタグの近傍に電力供給用のリーダを設置し、前記信号送信用のリーダは、前記電力供給用のリーダに給電指示信号を送信する給電指示信号送信手段と、前記パッシブ型のタグから送信される送信信号を受信する受信手段とを備え、前記電力供給用のリーダは、前記信号送信用のリーダから前記給電指示信号を受信する給電指示信号受信手段と、前記パッシブ型のタグに対して給電用電波を送出する給電用電波送信手段とを備えることを特徴とするシステムである。
本発明は、上記の発明において、前記給電指示信号送信手段は、前記電力供給用のリーダに対して、前記給電指示信号を無線で送信し、前記給電指示信号受信手段は、前記信号送信用のリーダからの前記給電指示信号を無線で受信する、ことを特徴とする。
本発明は、上記の発明において、前記給電指示信号送信手段は、前記電力供給用のリーダに対して、ネットワークを介して、前記給電指示信号を送信し、前記給電指示信号受信手段は、前記信号送信用のリーダからの前記給電指示信号を、前記ネットワークを介して受信する、ことを特徴とする。
この発明によれば、パッシブ型のRFIDシステムにおいて信号送信用のリーダと電力供給用のリーダを用い、信号送信用のリーダからの信号を電力供給用のリーダが受信した際に電力供給用のリーダからタグに対し電波を送出する、または別ネットワークにより電力供給用のリーダに電波の送出を指示することにより、タグの駆動を可能とする。これにより、タグが受信した信号送信用のリーダからの電波が微弱でタグの駆動ができない場合でも、消費電力を増大させることなく、タグとリーダの通信距離を向上させることができるという利点が得られる。
本発明の第1実施形態によるパッシブ型のRFIDシステムの構成を示すブロック図である。 本第1実施形態によるパッシブ型のRFIDシステムの各部の構成を示すブロック図である。 本第1実施形態によるパッシブ型のRFIDシステムの動作を説明するためのシーケンス図である。 本発明の第2実施形態によるパッシブ型のRFIDシステムの構成を示すブロック図である。 本第2実施形態によるパッシブ型のRFIDシステムの各部の構成を示すブロック図である。 本第2実施形態によるパッシブ型のRFIDシステムの動作を説明するためのシーケンス図である。 従来技術によるパッシブ型RFIDシステムの一構成例を示すブロック図である。 従来技術によるパッシブ型RFIDシステムにおいて通信距離を向上させるための一構成例を示すブロック図である。
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
A.第1実施形態
図1は、本発明の第1実施形態によるパッシブ型のRFIDシステムの構成を示すブロック図である。なお、図8または図9に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図において、リーダ10−1は、信号送信用のリーダであり、リーダ10−2は、電力供給用のリーダである。信号送信用のリーダ10−1及び電力供給用のリーダ10−2は、自身に駆動用の電源を備えるか、外部から電源が供給される。
信号送信用のリーダ10−1は、電力供給用のリーダ10−2に対して、タグ2に給電するための給電用電波T11を送信することを指示するための送信信号T10を送信するとともに、タグ2に対して識別コードなどの情報を要求するために送信信号T12をタグ2に送信する。また、該信号送信用のリーダ10−1は、送信信号T12に応じてタグ2から送信される識別コードなどの情報を含む送信信号T13を受信する。
電力供給用のリーダ10−2は、信号送信用のリーダ10−1から送信信号T10を受信すると、即時に給電用の送信信号T11をタグ2に送信する。該電力供給用のリーダ10−2は、仮に、信号送信用のリーダ10−1との通信距離が大きく、送信信号T10が微弱であったとしても、上述したように、自身に駆動用の電源を備えるか、外部から電源が供給されているので、該送信信号T10を増幅して確実に受信することが可能である。
タグ2は、電力供給用のリーダ10−2から給電用電波T11を受信すると、この電波により給電を行って自身を駆動するとともに、信号送信用のリーダ10−1から送信信号T12を受信すると、自身に記録されている識別コードなどの情報を送信信号T13として信号送信用のリーダ10−1に返信する。なお、タグ2は、信号送信用のリーダ10−1からの送信信号T12を受信した時点では、既に、電力供給用のリーダ10−2からの給電用電波T11で駆動し、内部処理を完了しているので、信号送信用のリーダ10−1に対して送信信号T13を返信することが可能である。
次に、図2は、本第1実施形態によるパッシブ型のRFIDシステムの各部の構成を示すブロック図である。信号送信用のリーダ10−1は、信号送信部10−1−1、データ処理部10−1−2、受信部10−1−3から構成されている。信号送信部10−1−1は、データ処理部10−1−2の制御に従って、電力供給用のリーダ10−2に対してタグ2への給電を指示する送信信号T10を送信するとともに、タグ2に対して情報を要求する送信信号T12を送信する。受信部10−1−3は、タグ2からの送信信号T13を受信し、データ処理部10−1−2に供給する。データ処理部10−1−2は、信号送信部10−1−1からの送信信号T10、T12の送信タイミングを制御するとともに、信号受信部10−1−3で受信したタグ2からの識別コードなどの情報を含む送信信号T13に対する信号処理を行う。
電力供給用のリーダ10−2は、受信部10−2−1、データ処理部10−2−2、電力供給用電波送信部10−2−3から構成されている。受信部10−2−1は、信号送信用のリーダ10−1からタグ2への給電を指示する送信信号T10を受信し、データ処理部10−2−2に供給する。データ処理部10−2−2は、信号受信部10−2−1で信号送信用のリーダ10−1からの送信信号T10が受信されると、即時に電力供給用電波送信部10−2−3を起動し、タグ2に給電用電波T11を送信させるべく制御する。電力供給用電波送信部10−2−3は、データ処理部10−2−2の制御に従って、タグ2に給電するための給電用電波T11を送信する。
タグ2は、受信部2−1、データ処理部2−2、信号送信部2−3から構成されている。受信部2−1は、電力供給用のリーダ10−2からの給電用電波T11を受信すると、受信した電波により給電を行ってデータ処理部2−2、信号送信部2−3を駆動するとともに、信号送信用のリーダ10−1からの送信信号T12を受信し、データ処理部2−2に供給する。データ処理部2−2は、受信部2−1で送信信号T12が受信されると、自身に記録されている識別コードなどの情報を信号送信部2−3に供給する。信号送信部2−3は、識別コードなどの情報を送信信号T13として信号送信用のリーダ10−1に返信する。
次に、本第1実施形態の動作について説明する。
図3は、本第1実施形態によるパッシブ型のRFIDシステムの動作を説明するためのシーケンス図である。まず、信号送信用のリーダ10−1は、信号送信部10−1−1により、電力供給用のリーダ10−2に対してタグ2への給電を指示する送信信号T10を送信する(S1)。電力供給用のリーダ10−2は、受信部10−2−1により、信号送信用のリーダ10−1から送信信号T10を受信すると、即時に電力供給用電波送信部10−2−3により給電用電波T11をタグ2に送信する(S2)。
タグ2は、受信部2−1により、電力供給用のリーダ10−2から給電用電波T11を受信すると、受信した電波により給電を行ってデータ処理部2−2、信号送信部2−3を駆動し、データ処理部2−2により、自身に記録されている識別コードなどの情報に対する内部処理を行う。
一方、信号送信用のリーダ10−1は、信号送信部10−1−1により、タグ2に対して情報を要求する送信信号T12を送信する(S3)。このとき、信号送信用のリーダ10−1からの送信信号T12の電波が微弱であっても、タグ2は、既に駆動しているため、該送信信号T12を受信することができる。タグ2は、既に、電力供給用のリーダ10−2からの給電用の送信信号T11を受信して駆動し、内部処理を完了しているので、リーダ10−1からの送信信号T12を受信すると、信号送信用のリーダ10−1に対して送信信号T13を返信する(S4)。
上述した第1実施形態によれば、信号送信用のリーダ10−1からの送信信号T10を電力供給用のリーダ10−2が受信した際に、電力供給用のリーダ10−2からタグ2に対して給電用電波T11を送出することで、タグ2を駆動しておき、タグ2における信号送信用のリーダ10−1からの送信信号T12の受信、及び信号送信用のリーダ10−1への送信信号T13の送信を可能な状態とするようにしたので、信号送信用のリーダ10−1からの送信信号T12の電波が微弱であっても、タグ2を駆動することができ、該タグ2との間で通信することができる。また、タグ2は、常時、電波を送出し続ける必要がないので、電力消費量を抑えることができる。このため、パッシブ型RFIDシステムにおいて、電力消費量を増大させることなく、信号送信用のリーダ10−1とタグ2との通信距離を延ばすことができる。
B.第2実施形態
図4は、本発明の第2実施形態によるパッシブ型のRFIDシステムの構成を示すブロック図である。なお、図1に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図において、リーダ11−1は、信号送信用のリーダであり、リーダ11−2は、電力供給用のリーダである。信号送信用のリーダ11−1及び電力供給用のリーダ11−2は、自身に駆動用の電源を備えるか、外部から電源が供給される。信号送信用のリーダ11−1と電力供給用のリーダ11−2は、有線または無線で、ネットワーク12を介して接続されており、信号送信用のリーダ11−1と電力供給用のリーダ11−2間で直接電波が届かない状況でも、ネットワーク12を介して通信が可能となっている。なお、ネットワーク12でなく、信号送信用のリーダ11−1と電力供給用のリーダ11−2とが単純に有線で互いに接続されていてもよい。
信号送信用のリーダ11−1は、ネットワーク12を介して、電力供給用のリーダ11−2に対して、タグ2に給電するための給電用電波T11を送信することを指示するための給電指示C1を送出するとともに、タグ2に対して識別コードなどの情報を要求するために送信信号T12をタグ2に送信する。また、該信号送信用のリーダ11−1は、送信信号T12に応じてタグ2から送信される識別コードなどの情報を含む送信信号T13を受信する。
電力供給用のリーダ11−2は、ネットワーク12を介して、信号送信用のリーダ11−1から給電指示C1を受信すると、即時に給電用電波T11をタグ2に送信する。該電力供給用のリーダ11−2は、仮に、信号送信用のリーダ11−1との間で直接電波が届かない状況でも、ネットワーク12を介して通信するようになっているので、給電指示C1を確実に受信することが可能である。
タグ2は、電力供給用のリーダ11−2から給電用電波T11を受信すると、この電波により給電を行って自身を駆動するとともに、信号送信用のリーダ11−1から送信信号T12を受信すると、自身に記録されている識別コードなどの情報を送信信号T13として信号送信用のリーダ11−1に返信する。なお、タグ2は、信号送信用のリーダ11−1からの送信信号T12を受信した時点では、既に、電力供給用のリーダ11−2からの給電電波T11で駆動し、内部処理を完了しているので、信号送信用のリーダ11−1に対して送信信号T13を返信することが可能である。
次に、図5は、本第2実施形態によるパッシブ型のRFIDシステムの各部の構成を示すブロック図である。信号送信用のリーダ11−1は、給電指示部11−1−1、信号送信部11−1−2、データ処理部11−1−3、受信部11−1−4から構成されている。給電指示部11−1−1は、データ処理部11−1−3からの制御に従って、ネットワーク12を介して、電力供給用のリーダ11−2に対して、タグ2への給電を指示するための給電指示C1を送出する。信号送信部11−1−2は、データ処理部11−1−3からの制御に従って、タグ2に対して情報を要求する送信信号T12を送信する。受信部11−1−4は、タグ2からの送信信号T13を受信し、データ処理部11−1−3に供給する。データ処理部11−1−3は、給電指示部11−1−1からの給電指示C1、及び信号送信部11−1−2からの送信信号T12の送信タイミングを制御するとともに、受信部11−1−4で受信したタグ2からの識別コードなどの情報を含む送信信号T13の信号処理を行う。
電力供給用のリーダ11−2は、受信部11−2−1、データ処理部11−2−2、電力供給用電波送信部11−2−3から構成されている。受信部11−2−1は、ネットワークを介して、信号送信用のリーダ11−1からの給電指示C1を受信し、データ処理部11−2−2に供給する。データ処理部11−2−2は、信号受信部11−2−1で信号送信用のリーダ11−1からの給電指示C1が受信されると、即時に電力供給用電波送信部11−2−3を起動し、タグ2に給電用電波T11を送信させるべく制御する。電力供給用電波送信部11−2−3は、データ処理部11−2−2の制御に従って、タグ2に給電するための給電用電波T11を送信する。
タグ2は、受信部2−1、データ処理部2−2、信号送信部2−3から構成されている。受信部2−1は、電力供給用のリーダ11−2からの給電用電波T11を受信すると、受信した電波により給電を行ってデータ処理部2−2、信号送信部2−3を駆動するとともに、信号送信用のリーダ11−1からの送信信号T12を受信し、データ処理部2−2に供給する。データ処理部2−2は、受信部2−1で送信信号T12が受信されると、自身に記録されている識別コードなどの情報を信号送信部2−3に供給する。信号送信部2−3は、識別コードなどの情報を送信信号T13として信号送信用のリーダ11−1に返信する。
次に、本第2実施形態の動作について説明する。
図6は、本第2実施形態によるパッシブ型のRFIDシステムの動作を説明するためのシーケンス図である。まず、信号送信用のリーダ11−1は、給電指示部11−1−1により、ネットワーク12を介して、電力供給用のリーダ11−2に対して給電指示C1を送出する(S10、S11)。電力供給用のリーダ11−2は、受信部11−2−1により、ネットワーク12を介して、信号送信用のリーダ11−1からの給電指示C1を受信すると、即時に電力供給用電波送信部11−2−3により給電用電波T11をタグ2に送信する(S12)。
タグ2は、受信部2−1により、電力供給用のリーダ11−2から給電用電波T11を受信すると、受信した電波により給電を行ってデータ処理部2−2、信号送信部2−3を駆動し、データ処理部2−2により、自身に記録されている識別コードなどの情報に対する内部処理を行う。
一方、信号送信用のリーダ11−1は、信号送信部11−1−2により、タグ2に対して送信信号T12を送信する(S13)。このとき、信号送信用のリーダ11−1からの送信信号T12の電波が微弱であっても、タグ2は、既に駆動しているため、該送信信号T12を受信することができる。タグ2は、既に、リーダ10−2からの給電用の送信信号T11を受信して駆動し、内部処理を完了しているので、信号送信用のリーダ11−1からの送信信号T12を受信すると、信号送信用のリーダ11−1に対して送信信号T13を返信する(S14)。
なお、信号送信用のリーダ11−1から電力供給用のリーダ11−2への給電指示C1を送出するタイミングと、信号送信用のリーダ11−1からタグ2へ送信信号T12を送信するタイミングとの前後は問わない。つまり、上述したように、リーダ11−1から電力供給用のリーダ11−2への給電指示C1を送出した後、信号送信用のリーダ11−1からタグ2へ送信信号T12を送信するようにしてもよいし、あるいは、信号送信用のリーダ11−1からタグ2へ送信信号T12を送信した後、信号送信用のリーダ11−1から電力供給用のリーダ11−2への給電指示C1を送出するようにしてもよい。但し、ネットワーク12を介する際の遅延が大きい場合には、信号送信用のリーダ11−1からタグ2に送信信号T12を送信する前に、リーダ11−1から電力供給用のリーダ11−2への給電指示C1を送出する必要がある。
上述した第2実施形態によれば、ネットワーク12を介して、信号送信用のリーダ11−1から電力供給用のリーダ11-2へ給電指示C1を送出し、電力供給用のリーダ11−2からタグ2に対して電力供給用の給電用電波T11を送出することで、タグ2の駆動しておき、タグ2における信号送信用のリーダ11−1からの送信信号T12の受信、及び信号送信用のリーダ11−1への送信信号T13の送信を可能な状態とするようにしたので、信号送信用のリーダ11−1からの送信信号T12の電波が微弱であっても、タグ2が既に駆動しているため、タグ2との間で通信することができる。また、タグ2は、常時、電波を送出し続ける必要がないので、電力消費量を抑えることができる。また、信号送信用のリーダ11−1と電力供給用のリーダ11−2間で直接電波が届かない状況でも、ネットワーク12を介して通信することができる。このため、パッシブ型RFIDシステムにおいて、電力消費量を増大させることなく、信号送信用のリーダ11−1とタグ2との通信距離の延ばすことができる。
10−1、11−1 信号送信用のリーダ
11−1−1 給電指示部
10−1−1、11−1−2 信号送信部
10−1−2、11−1−3 データ処理部
10−1−3、11−1−4 受信部
10−2、11−2 電力供給用のリーダ
10−2−1、11−2−1 受信部
10−2−2、11−2−2 データ処理部
10−2−3、11−2−3 電力供給用電波送信部
2 タグ
2−1 受信部
2−2 データ処理部
2−3 信号送信部
12 ネットワーク

Claims (6)

  1. 信号送信用のリーダが電力供給用のリーダからの給電用電波により駆動するパッシブ型のタグとの間で無線通信を行う無線通信方法であって、
    前記信号送信用のリーダから前記電力供給用のリーダに給電指示信号を送信するステップと、
    前記信号送信用のリーダから前記給電指示信号を受信した前記電力供給用のリーダが前記パッシブ型のタグに対して給電用電波を送出するステップと、
    前記電力供給用のリーダからの前記給電用電波により駆動した前記パッシブ型のタグとの間で通信するステップと
    を含むことを特徴とする無線通信方法。
  2. 前記信号送信用のリーダは、前記電力供給用のリーダに対して、前記給電指示信号を無線で送信することを特徴とする請求項1記載の無線通信方法。
  3. 前記信号送信用のリーダは、前記電力供給用のリーダに対して、ネットワークを介して、前記給電指示信号を送信することを特徴とする請求項1記載の無線通信方法。
  4. 信号送信用のリーダが電力供給用のリーダからの給電用電波により駆動するパッシブ型のタグとの間で無線通信を行うシステムであって、
    前記信号送信用のリーダは、
    前記電力供給用のリーダに給電指示信号を送信する給電指示信号送信手段と、
    前記パッシブ型のタグから送信される送信信号を受信する受信手段と
    を備え、
    前記電力供給用のリーダは、
    前記信号送信用のリーダから前記給電指示信号を受信する給電指示信号受信手段と、
    前記パッシブ型のタグに対して給電用電波を送出する給電用電波送信手段と
    を備えることを特徴とするシステム。
  5. 前記給電指示信号送信手段は、
    前記電力供給用のリーダに対して、前記給電指示信号を無線で送信し、
    前記給電指示信号受信手段は、
    前記信号送信用のリーダからの前記給電指示信号を無線で受信する、
    ことを特徴とする請求項4記載のシステム。
  6. 前記給電指示信号送信手段は、
    前記電力供給用のリーダに対して、ネットワークを介して、前記給電指示信号を送信し、
    前記給電指示信号受信手段は、
    前記信号送信用のリーダからの前記給電指示信号を、前記ネットワークを介して受信する、
    ことを特徴とする請求項4記載のシステム。
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