JP2010213278A - Rfidアンテナシステム及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】リーダ機の命令に応じて送信専用または受信専用への切替を行い、少ない放射電力でも認識率を増加させるRFIDアンテナシステム及びその制御方法を提供する。
【解決手段】複数の第1アンテナ110を含む第1アンテナグループと、複数の第2アンテナ120を含む第2アンテナグループと、前記第1アンテナグループがタグに情報要請データを送信する送信専用アンテナとして機能するように専用送信命令を伝送し、前記情報要請データに対応するオブジェクトデータを前記タグから前記第2アンテナグループを通じて受信するリーダ機130と、前記複数の第2アンテナ120を通じて前記リーダ機130に伝送された複数のオブジェクトデータを受信してデータ処理に用いるデータ処理サーバー140と、を含む。
【選択図】図1
【解決手段】複数の第1アンテナ110を含む第1アンテナグループと、複数の第2アンテナ120を含む第2アンテナグループと、前記第1アンテナグループがタグに情報要請データを送信する送信専用アンテナとして機能するように専用送信命令を伝送し、前記情報要請データに対応するオブジェクトデータを前記タグから前記第2アンテナグループを通じて受信するリーダ機130と、前記複数の第2アンテナ120を通じて前記リーダ機130に伝送された複数のオブジェクトデータを受信してデータ処理に用いるデータ処理サーバー140と、を含む。
【選択図】図1
Description
本発明は、リーダ機の命令に応じて送信専用機能または受信専用機能を行う複数のアンテナを含むRFIDアンテナシステム及びその制御方法に関するものである。
一般に、無線識別(RFID: Radio Frequency IDentification)技術とは、無線周波数信号を用いて、小型の半導体チップが内蔵されたタグ(Tag)、ラベル(Label)、カード(Card)などに記憶されているデータを非接触で読み取る技術のことをいう。
このような無線識別技術は、無線周波数信号を用いて、物品に付着されているタグから物品の情報及び周辺環境を認識して、各物品の情報を収集、記憶、加工及び追跡することができる。したがって、上記の無線識別技術は、物品に対する測位、遠隔処理、管理及び物品間の情報交換などを含む様々なサービスを提供可能にしている。
最近では、MIMO(Multiple Input Multiple Output)アンテナが用いられている。このMIMOアンテナは、多重のデータ入出力が可能なアンテナシステムを指す。このMIMOアンテナ技術は、基地局及び携帯端末機のアンテナを2個以上に増やして、データを様々な経路で伝送し、受信端でそれぞれの経路から受信した信号を検出することで、干渉を減らし、且つ、それぞれの伝送速度を下げうる技術をいう。
このMIMOベースのシステムが消費者や企業分野において大量で使用されるには後数年はかかるようだが、その間にもシステムの改善と向上は続くはずである。無線LAN技術の発展に伴って、MIMOは無線により現在の典型的な有線通信速度(100Mbps/s)の通信ができるような未来への潜在力を見せている。このような性能上の潜在力から、MIMOは、消費者、医療分野、産業分野、及び企業データ通信において3G無線ホットスポット(hotspot)、公衆無線データ接近、HDTV信号の家庭への伝達及びその他様々な応用に使用される見込みである。
本発明は、リーダ機の命令に応じて送信専用機能または受信専用機能を行う複数のアンテナを含むRFIDアンテナシステム及び該RFIDアンテナシステムの制御方法を提供する。
本発明の一実施例に係るRFIDアンテナシステムは、複数の第1アンテナを含む第1アンテナグループと;複数の第2アンテナを含む第2アンテナグループと;前記第1アンテナグループがタグに情報要請データを送信する送信専用アンテナとして機能するように専用送信命令を伝送し、前記情報要請データに対応するオブジェクトデータを前記タグから前記第2アンテナグループを通じて受信するリーダ機と;前記複数の第2アンテナを通じて前記リーダ機に伝送された複数のオブジェクトデータを受信してデータ処理に用いるデータ処理サーバーと;を含む。
ここで、前記複数の第1アンテナと前記複数の第2アンテナは、グループの種類が交互に配置されることができる。グループの種類とは、例えば、送信又は受信等の通信形態の種類である。
また、前記リーダ機は、切替信号に応じて、前記第1アンテナグループと第2アンテナグループの機能を互いに換えて、第1アンテナグループからオブジェクトデータを受信し、第2アンテナグループに専用送信命令を伝送することができる。
また、上記RFIDアンテナシステムは、タグの付着されたオブジェクトの接近を感知して、接近信号を生成する接近センサーをさらに含み;前記リーダ機は、前記接近センサーの接近信号によって前記第1アンテナグループに専用送信命令を伝送することができる。
また、上記RFIDアンテナシステムは、オブジェクトが通過するゲートをさらに含み;前記接近センサーは、前記オブジェクトがゲートを通過する前の地点に装着されることができる。
また、上記RFIDアンテナシステムは、充電用アンテナをさらに含み、前記充電用アンテナは、オブジェクトに付着されたタグに含まれている電荷キャパシタを充電させる充電命令を伝送することができる。
また、上記RFIDアンテナシステムは、オブジェクトが通過するゲートをさらに含み、前記充電用アンテナは、前記オブジェクトがゲートを通過する前の地点に装着されることができる。
また、第1アンテナグループ及び第2アンテナグループは、地面に立設された棒状の形態のアンテナ、または、地面に平行に設けられた平面形態のアンテナを含むことができる。
本発明の他の実施例に係るRFIDアンテナシステムの制御方法は、複数の第1アンテナを含む第1アンテナグループ及び複数の第2アンテナを含む第2アンテナグループを設置する段階と;リーダ機が、前記第1アンテナグループがタグに情報要請データを送信する送信専用アンテナとして機能するように、前記第1アンテナグループに専用送信命令を伝送する段階と;前記リーダ機が、前記情報要請データに対応するオブジェクトデータを前記タグから前記第2アンテナグループを通じて受信する段階と;データ処理サーバーで、前記複数の第2アンテナを通じて前記リーダ機に伝送された複数のオブジェクトデータを受信して、データ処理を行う段階と;を含む。
ここで、前記複数の第1アンテナと前記複数の第2アンテナは、グループの種類が交互に配置されることができる。
また、前記リーダ機は、切替信号によって、前記第1アンテナグループと第2アンテナグループの機能を互いに換えて、第1アンテナグループからオブジェクトデータを受信し、第2アンテナグループに専用送信命令を伝送することができる。
上記のように構成される本発明の少なくとも一つの実施例に係るRFIDアンテナシステムによると、アンテナを送信専用または受信専用に使用できるため、少ない放射電力でも認識率を増加させることが可能になる。
以下、本発明の好適な実施例を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。図面中、同一の構成要素には可能な限り同一の参照符号を付する。なお、下記の説明において、関連する公知機能または構成についての具体的な説明は、本発明の要旨を曖昧にさせると判断される場合には適宜省略するものとする。
図1は、本発明の一実施例によるRFIDアンテナシステムの構成図である。
同図において、RFIDアンテナシステムは、複数の第1アンテナ110、複数の第2アンテナ120、リーダ機130、データ処理サーバー140及び接近センサー150を含む。
複数の第1アンテナ110は、リーダ機130から専用送信命令を受け取って、タグに情報要請データを送信する。もし、切替作用によりリーダ機130が専用送信命令を複数の第2アンテナ120から伝送する場合には、複数の第1アンテナ110はタグからオブジェクトデータを受信する。ここで、情報要請データは、オブジェクトに装着されたタグの情報を受信するための要請データを意味する。
複数の第2アンテナ120は、複数の第1アンテナ110と機能が互いに換わることができる。例えば、複数の第1アンテナ110がリーダ機130から専用送信命令を受信する場合は、複数の第2アンテナ120がタグからオブジェクトデータを受信してリーダ機130に伝送する。また、複数の第2アンテナ120がリーダ機130から専用送信命令を受信する場合は、タグに情報要請データを送信する。
複数の第1アンテナのグループ及び複数の第2アンテナのグループは、RFIDアンテナシステム内において各グループが交互に配列される。例えば、第1アンテナ、第2アンテナ、第1アンテナ、第2アンテナの形態で交互に配列することができる。このようなアンテナ配列は、ビーム幅及び適用される環境に応じて決定すればよい。
複数の第1アンテナのグループ及び複数の第2アンテナのグループは、地面に鉛直に取り付けられる棒状の形態または地面に平行に取り付けられる平面形態を有することができる。棒状の形態のアンテナは、オブジェクトの大きさを考慮してデータ送受信に対して一定基準以上の高さを確保することができる。平面形態のアンテナは、表面積を広く利用することによってアンテナの送受信率を高めることができる。
本発明の一実施例によって第1アンテナグループ110及び第2アンテナグループ120とタグとの間で用いられる周波数帯域は極超短波帯域(UHF)であるから、中長距離信号伝送が可能であり、高速伝送が可能である。
リーダ機130は、第1アンテナグループ110及び第2アンテナグループ120と連結されて、第1アンテナグループ110及び第2アンテナグループ120を制御する。具体的に、リーダ機130は、第1アンテナグループ110がタグに情報要請データを送信する送信専用アンテナとして機能するように専用送信命令を伝送し、第2アンテナグループ120を通じて情報要請データに対応して送信されるタグに含まれるオブジェクトデータを受信する。
リーダ機130は、切替作用により、第1アンテナグループ110と第2アンテナグループ120の機能を互いに換えることができる。例えば、リーダ機130は、第1専用送信命令を第1アンテナグループ110に伝送し、第1専用送信命令に対応するタグのオブジェクトデータを、第2アンテナグループ120から受信することができる。以降、リーダ機130は、第1アンテナグループと第2アンテナグループの機能を互いに切り替えて、第2専用送信命令を第2アンテナグループ120に伝送し、第2専用送信命令に対応するタグのオブジェクトデータを、第1アンテナグループ110から受信することができる。
RFIDアンテナシステムは、接近センサー150を含むことができる。リーダ機130は、接近センサー150から接近信号を受信すると、第1アンテナグループ100または第2アンテナグループ120に専用送信命令を伝送し始める。リーダ機130は、タグからオブジェクトデータを受信し、これをデータ処理のためにデータ処理サーバー140に伝送する。
本発明の実施例によって、リーダ機130は、一つのリーダ機に単数または複数の第1アンテナ110及び複数の第2アンテナ120のいずれを連結しても良い。
データ処理サーバー140は、リーダ機130を通じて複数のオブジェクトデータを受信し、そのデータ処理を行う。データ処理サーバー140に伝送されるオブジェクトデータは、第2アンテナグループ120に含まれる複数の第2アンテナを通じて伝送された多重(Mutiple)のデータであり、アンテナの受信率を高めることができる。
接近センサー150は、オブジェクトの接近を感知し、接近信号を生成する。接近センサー150は、オブジェクトが通過するゲートの前面に装着することができる。ここで、ゲートの前面とは、オブジェクトがゲートを通過する前の時点を感知するための地点であり、オブジェクトがゲートを通過する前の地点を意味する。接近センサー150は、オブジェクトが接近センサー150の一定領域中に接近すると、当該オブジェクトの接近を知らせるために接近信号を生成する。接近信号を受信したリーダ機130は、RFIDアンテナシステム及びオブジェクト間のデータ送受信がなされるように制御することができる。
また、RFIDアンテナシステムは、充電用アンテナをさらに含むことができる。充電用アンテナからは、オブジェクトに付着されたタグに含まれている電荷キャパシタを充電させる充電命令を伝送する。この充電用アンテナも、オブジェクトが通過するゲートの前面に装着することができる。
本発明の一実施例に係るRFIDアンテナシステムの制御方法は、複数の第1アンテナを含む第1アンテナグループ及び複数の第2アンテナを含む第2アンテナグループを設置する段階と、リーダ機が、第1アンテナグループがタグに情報要請データを送信する送信専用アンテナとして機能するように、第1アンテナグループに専用送信命令を伝送する段階と、リーダ機が、当該情報要請データに対応するオブジェクトデータをタグから第2アンテナグループを通じて受信する段階と、データ処理サーバーが、複数の第2アンテナを通じてリーダ機に伝送された複数のオブジェクトデータを受信して、データ処理を行う段階と、を含む。
また、複数の第1アンテナと複数の第2アンテナは交互に配列される。
また、リーダ機は、切替信号に応じて、第1アンテナグループと第2アンテナグループの機能を互いに換え、第1アンテナグループからオブジェクトデータを受信し、第2アンテナグループに専用送信命令を伝送することができる。
図2は、本発明の一実施例によるRFIDアンテナシステムの制御過程を示すフローチャートである。
図2を参照すると、RFIDアンテナシステムにオブジェクトが接近すると(S210)、RFIDアンテナシステムに含まれた接近センサーが、リーダ機に接近信号を伝送する(S220)。該接近信号を受信したリーダ機は、第1アンテナグループが送信専用アンテナとして機能するように、第1アンテナグループに専用送信命令を伝送する(S230)。この送信命令に応じて第1アンテナグループはタグに情報要請データを送信し(S240)、タグが情報要請データに応答することを待つ。当該情報要請データに対応するオブジェクトデータがタグから第2アンテナグループに伝送されると(S250)、第2アンテナグループはリーダ機にオブジェクトデータを伝送し(S260)、リーダ機はデータ処理サーバーにオブジェクトデータを伝送し、データ処理が行われるようにする(S270)。
図3は、本発明の他の実施例によるRFIDアンテナシステムの構成図である。
図3において、RFIDアンテナシステム300は、充電用アンテナ310a,310b、第1アンテナグループを構成する複数のアンテナ320a,320b,320c,320d、及び第2アンテナグループを構成する複数のアンテナ330a,330b,330c,330dを含む。このRFIDアンテナシステムには、オブジェクトが通過するゲート(gate)330を含み、オブジェクトは矢印方向、すなわち、左から右へ移動する。充電用アンテナ310a,310bは、オブジェクトがゲート330を通過する前の地点である前面に装着される。ゲートの前面に装着される充電用アンテナ310a,310bは、オブジェクトがゲートに接近する前に、オブジェクトに付着されたタグに含まれている電荷キャパシタを充電させることで、タグとRFIDアンテナシステム300とのデータ送受信率を高める。複数の第1アンテナ320a,320b,320c,320d及び複数の第2アンテナ330a,330b,330c,330dは、各アンテナグループが交互に配置される。例えば、ゲート後面の左側には、第1アンテナグループの第1アンテナ320a,第2アンテナグループの第1アンテナ330a,第1アンテナグループの第2アンテナ320b及び第2アンテナグループの第2アンテナ320bが配置される。ゲートの後面の右側にも同様の方式で、第1アンテナ及び第2アンテナが交互に配置される。RFIDアンテナシステム300に配置される第1アンテナ及び第2アンテナの数量及び配列位置は実施例によって様々にすることができる。
本実施例によるRFIDアンテナシステム300をオブジェクトが通過する場合、ゲートの前面に設置された充電用アンテナ310a,310bを通じてオブジェクトに装着されたタグのキャパシタが充電される。以降、オブジェクトがゲートを通過すると、タグは、第1アンテナグループの複数のアンテナ320a,320b,320c,320dから情報要請データを受信する。オブジェクトに装着されたタグは、情報要請データに対応するオブジェクトデータを第2アンテナグループの複数のアンテナ330a,330b,330c,330dを通じて伝送する。
図4は、本発明の他の実施例による平面アンテナを含むRFIDアンテナシステムの配置を示す図である。
図4を参照すると、地面アンテナを含むRFIDアンテナシステムは、タグ410、第1アンテナ421,422、及び第2アンテナ431,432,433を含む。
第1アンテナ421,422は、地面に立設された棒状の形態のもので、タグ410が一定の高さでゲートを通過してもデータが効率的に送受信されるようにする。第2アンテナ431,432,433は、地面に立設された棒状の形態及び地面に平行に取り付けられる平面形態を含む。特に、棒状の形態のアンテナは一定の高さを有するオブジェクトのタグ410との効率的なデータ送受信を可能にし、平面形態のアンテナは、広い表面積を有するから、オブジェクトのタグ410からのオブジェクトデータの受信率を高めることができる。
図5は、本発明の他の実施例によって、切替作用によりアンテナ機能を互いに換えるリーダ機の命令状態を示すテーブルである。
図5を参照すると、リーダ機は、リーダ切替によって、第1グループアンテナ及び第2グループアンテナの機能をそのまま維持したり互いに換えることがきる。ケース1は、リーダ切替によってアンテナの機能を互いに換えるリーダ機を表し、ケース2は、リーダ切替によってアンテナの機能を維持するリーダ機を表す。
ケース1を参照すると、リーダ機は、第1時刻(T1)で、第1アンテナ(Ant.1)が送信専用アンテナとして機能するように専用送信命令を伝送し、第2アンテナ(Ant.2)が受信専用アンテナとして機能するように、第2アンテナからオブジェクトデータを受信する。その後、第2時刻(T2)では、アンテナ機能を互いに換えて、第2アンテナ(Ant.2)が送信専用アンテナとして機能するように専用送信命令を伝送し、第1アンテナ(Ant.1)が受信専用アンテナとして機能するように、第1アンテナからオブジェクトデータを受信する。このようにアンテナ機能を互いに換えることによって、位置と方向によって受信率が変化することに対応させることができる。
ケース2を参照すると、リーダ機は、第1時刻(T1)で、第1アンテナ(Ant.1)が送信専用アンテナとして機能するように専用送信命令を伝送し、第2アンテナ(Ant.2)が受信専用アンテナとして機能するように、第2アンテナからオブジェクトデータを受信する。引き続き、第2時刻(T2)でも、各アンテナが、第1時刻における機能をそのまま維持するようにして、第1アンテナ(Ant.1)から専用送信命令を伝送し、第2アンテナ(Ant.2)からオブジェクトデータを受信する。
図6は、本発明の実施例によってMIMOアンテナを用いる場合に増加される受信率を説明するための図である。
図6に適用されるMIMO(Multiple Input Multiple Output)アンテナは、多重の入出力が可能なアンテナシステムのことを指す。MIMOアンテナ技術は、基地局及び携帯端末機のアンテナを2個以上に増やし、データを複数の経路で伝送し、受信端でそれぞれの経路から受信した信号を検出することによって、干渉を減らし、それぞれの伝送速度を下げうる技術のことをいう。そのため、データ処理サーバーは、複数の受信アンテナから受信したオブジェクトデータを用いて正確なデータ処理を行うことができる。
図6のアンテナシステムは、タグ611及びリーダ機612を含む。タグ611は、リーダ機にオブジェクトデータを伝送する送信アンテナ621,622を含む。リーダ機612は、オブジェクトデータを受信する複数の受信アンテナ623,624を含む。このようなアンテナシステムにおける受信率は、送信アンテナ621,622と受信アンテナ623,624との間におけるチャネルインパルス応答の和で決定されることができる。
具体的に説明すると、hを送信アンテナと受信アンテナとの間におけるチャネルインパルス応答とし、sを送信アンテナから送信される送信信号とする場合、第1受信アンテナ623で受信する信号は、y1=h11*s1+h12*s2+n1と表すことができる。ここで、nは、受信アンテナの雑音成分を表す。
また、第2受信アンテナ624で受信する信号は、y2=h21*s1+h22*s2+n2と表すことができる。このような受信信号から、単数の送受信アンテナを使用する場合に比べて複数の送受信アンテナを使用する場合に、受信率が増大することがわかる。
以上では本発明を具体的な実施例に上げて説明してきたが、本発明の範囲を逸脱しない限度内で様々な変形実施が可能であることは明らかである。したがって、本発明の範囲は、上記に説明された実施例に限定して定められてはならず、添付の特許請求の範囲及びそれと均等な範囲により定められるべきである。
Claims (11)
- 複数の第1アンテナを含む第1アンテナグループと、
複数の第2アンテナを含む第2アンテナグループと、
前記第1アンテナグループがタグに情報要請データを送信する送信専用アンテナとして機能するように専用送信命令を伝送し、前記情報要請データに対応するオブジェクトデータを前記タグから前記第2アンテナグループを通じて受信するリーダ機と、
前記複数の第2アンテナを通じて前記リーダ機に伝送された複数のオブジェクトデータを受信してデータ処理に用いるデータ処理サーバーと、を含むRFIDアンテナシステム。 - 前記複数の第1アンテナと前記複数の第2アンテナは、グループの種類が交互に配置されることを特徴とする、請求項1に記載のRFIDアンテナシステム。
- 前記リーダ機は、切替信号に応じて、前記第1アンテナグループと第2アンテナグループの機能を互いに換えて、第1アンテナグループからオブジェクトデータを受信し、第2アンテナグループに専用送信命令を伝送することを特徴とする、請求項1に記載のRFIDアンテナシステム。
- タグの付着されたオブジェクトの接近を感知して、接近信号を生成する接近センサーをさらに含み、
前記リーダ機は、前記接近センサーの接近信号によって前記第1アンテナグループに専用送信命令を伝送することを特徴とする、請求項1に記載のRFIDアンテナシステム。 - オブジェクトが通過するゲートをさらに含み、
前記接近センサーは、前記オブジェクトがゲートを通過する前の地点に装着されることを特徴とする、請求項4に記載のRFIDアンテナシステム。 - 充電用アンテナをさらに含み、
前記充電用アンテナは、オブジェクトに付着されたタグに含まれている電荷キャパシタを充電させる充電命令を伝送することを特徴とする、請求項1に記載のRFIDアンテナシステム。 - オブジェクトが通過するゲートをさらに含み、
前記充電用アンテナは、前記オブジェクトがゲートを通過する前の地点に装着されることを特徴とする、請求項6に記載のRFIDアンテナシステム。 - 複数の第1アンテナを含む第1アンテナグループ及び複数の第2アンテナを含む第2アンテナグループは、地面に立設された棒状の形態のアンテナ、または、地面に平行に設けられた平面形態のアンテナを含むことを特徴とする、請求項1に記載のRFIDアンテナシステム。
- 複数の第1アンテナを含む第1アンテナグループ及び複数の第2アンテナを含む第2アンテナグループを設置する段階と、
リーダ機が、前記第1アンテナグループがタグに情報要請データを送信する送信専用アンテナとして機能するように、前記第1アンテナグループに専用送信命令を伝送する段階と、
前記リーダ機が、前記情報要請データに対応するオブジェクトデータを前記タグから前記第2アンテナグループを通じて受信する段階と、
データ処理サーバーで、前記複数の第2アンテナを通じて前記リーダ機に伝送された複数のオブジェクトデータを受信して、データ処理を行う段階と、
を含むRFIDアンテナシステムの制御方法。 - 前記複数の第1アンテナと前記複数の第2アンテナは、グループの種類が交互に配置されることを特徴とする、請求項9に記載のRFIDアンテナシステムの制御方法。
- 前記リーダ機は、切替信号によって、前記第1アンテナグループと第2アンテナグループの機能を互いに換えて、第1アンテナグループからオブジェクトデータを受信し、第2アンテナグループに専用送信命令を伝送することを特徴とする、請求項9に記載のRFIDアンテナシステムの制御方法。
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