JP2012123731A - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の無線通信装置を近くに配置して使用する場合に、同一の無線タグを同時に複数の無線通信装置で読み取らせないこと。
【解決手段】 一実施形態における無線通信装置は、送受信手段、プリアンブル検出手段、データ検出手段、応答時間設定手段を備えている。送受信手段は無線タグへの問合せ信号の送信および無線タグからの応答信号の受信を行う。プリアンブル検出手段は問合せ信号の送信タイミングを基準として設定された時間の範囲で当該問合せ信号を受信した無線タグからの応答信号に含まれるプリアンブルを検出する。データ検出手段はプリアンブルが検出されると当該応答信号で示されるデータを検出する。応答時間設定手段は送受信手段が無線タグからの応答信号を受信してから同無線タグに次の問合せ信号を送信するまでの応答時間を当該装置固有のパラメータに応じて設定する。
【選択図】 図１０

Description

本発明の実施形態は、無線タグに問合せ信号を送信し、応答信号を受信する無線通信装置および無線通信方法に関する。

アンテナを備え、このアンテナの交信領域内に存在する無線タグと電波を利用して無線通信を行うことにより、無線タグに実装されたメモリからのデータ読み出しや、同メモリへのデータ書き込みが可能な無線通信装置が開発され、実用化されている。このような無線タグは、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）などと称されている。また、無線通信装置は、ＲＦＩＤリーダなどと称されている。

無線通信装置の一例としては、無線タグに所定周波数の搬送波を送信して起動させ、起動後の無線タグに問合せ信号を送信して同無線タグからの応答信号を受信することで、無線タグを読み取るように構成されたものが知られている。なお、この種の無線通信装置と通信する無線タグは、いわゆるバックスキャッタ変調により、無線通信装置からの搬送波と同周波数の応答信号を返している。

このような機能を有する無線タグおよび無線通信装置は、物流業における物品管理を始めとし、様々な分野で使用されている。近年では、各種商品を販売する店舗において、店舗内の商品に無線タグを付けておき、レジでの精算時に商品に付けられた無線タグを読み取ることで精算処理を行うことができるように構成した商品販売システムを導入した例もある。

特開２０００−２０６５１号公報

複数の無線通信装置が配置されたシステムにおいては、本来１つの無線通信装置のみで読み取られるはずの無線タグを、複数の無線通信装置で同時に読み取ってしまう場合がある。

このような場合、各無線通信装置のそれぞれが当該無線タグから読み取った情報を用いた処理を行うため問題となる。例えば、上記商品販売システムにおいては、あるレジに運ばれた商品に付けられた無線タグが、そのレジに配置された無線通信装置だけでなく隣り合うレジの無線通信装置でも読み取られると、双方のレジにて１つの商品が販売処理されかねない。

以上のような事情から、複数の無線通信装置を近くに配置して使用する場合に、同一の無線タグを同時に複数の無線通信装置で読み取らせないための手段を講じる必要があった。

上記課題を解決するために、一実施形態における無線通信装置は、無線タグに対する問合せ信号の送信および無線タグから返信される応答信号の受信を行う送受信手段と、この送受信手段が送信する問合せ信号の送信タイミングを基準として設定された時間の範囲で当該問合せ信号を受信した無線タグが返信する応答信号に含まれるプリアンブルを検出するプリアンブル検出手段と、このプリアンブル検出手段が応答信号のプリアンブルを検出すると当該応答信号で示されるデータを検出するデータ検出手段と、送受信手段が無線タグからの応答信号を受信してから同無線タグに次の問合せ信号を送信するまでの応答時間を当該装置固有のパラメータに応じて設定する応答時間設定手段と、を備えている。

また、一実施形態における無線通信方法は、無線タグに対する問合せ信号の送信および無線タグから返信される応答信号の受信を行う送受信手段を有する無線通信装置により無線タグと通信する方法であって、送受信手段が無線タグからの応答信号を受信してから同無線タグに次の問合せ信号を送信するまでの応答時間を当該装置固有のパラメータに応じて設定するステップと、設定された応答時間を用いて送受信手段により問合せ信号の送信および応答信号の受信を行うステップと、送受信手段により受信した応答信号に含まれるプリアンブルを問合せ信号の送信タイミングを基準として設定された時間の範囲で検出するステップと、プリアンブルがされると当該応答信号で示されるデータを検出するステップと、を備えている

Ｃ１Ｇ２（Class 1 Generation 2）における無線タグ読取のコマンドシーケンスを説明するための図。 一実施形態におけるリーダの要部構成を示すブロック図。 一実施形態におけるプリアンブルの検出を説明するためのブロック図。 Ｃ１Ｇ２における応答時間を説明するための図。 Ｃ１Ｇ２におけるＱｕｅｒｙコマンドの先頭に付加されるプリアンブルを示す図。 Ｃ１Ｇ２におけるＦＴ（Frequency Tolerance）と他のパラメータとの関係を示す図。 一実施形態における比較開始時間Ｔsおよび比較終了時間Ｔeを説明するための図。 一実施形態における変換テーブルのデータ構造を示す模式図。 一実施形態における変換テーブルの一例を示す図。 一実施形態における応答時間設定部の動作を示すフローチャート。 同実施形態における作用を説明するための図。 同実施形態における作用を説明するための図。 図１１に示した状態での通信シーケンスを示す図。 図１２に示した状態での通信シーケンスを示す図。

以下、一実施形態について説明する。
なお、以下に説明する実施形態においては、ＲＦＩＤタグの標準化団体であるＥＰＣ（Electronic Product Code）グローバルにより提唱されたＵＨＦ帯（９５０ＭＨｚ帯）ＲＦＩＤの標準プロトコルであるＣ１Ｇ２（Class 1 Generation 2）タイプの通信方式を用いて無線タグと通信する無線通信装置を例示する。

［Ｃ１Ｇ２における通信］
先ず、Ｃ１Ｇ２における通信の概略について説明する。
Ｃ１Ｇ２においては、Inventory Tagsと呼ばれるコマンドシーケンスによって、無線タグの読み取りを実現している。Inventory Tagsには、通信タグの選択をおこなうSelectコマンド、アンチコリジョン（衝突回避）処理をおこなうQuery，Query Rep，Query Adjustコマンド、アンチコリジョン処理後にタグデータを取得（要求）するＡＣＫコマンドからなり、これらのコマンドを組み合わせてタグデータを取得するコマンドシーケンスを実現する。

Inventory Tagsのコマンドシーケンスによるタグデータの取得の様子を図１に示す。ここで取得するタグデータは、ＥＰＣコードと呼ばれる。無線通信装置は、アンテナから無変調キャリア（ＣＷ）を送信しており、この無変調キャリアを受信して無線タグが起動する。起動の後、通信対象の無線タグを指定する場合には、無線通信装置からSelectコマンドが送信される。但し、本実施形態においては、Selectコマンドを使用しない。

すなわち、無線通信装置は、先ずQueryコマンドを送信する。このQueryコマンドを受信すると、無線タグは、同コマンドの受信完了から予め定められた応答時間Ｔ１が経過したときに無変調キャリアをバックスキャッタ変調してＲＮ１６と呼ばれる乱数を返信する。このＲＮ１６を受信した無線通信装置は、ＲＮ１６の受信完了から応答時間Ｔ２が経過した後にＲＮ１６を引数としたＡＣＫコマンドを送信する。このＡＣＫコマンドを受信した無線タグは、自身の送信したＲＮ１６とＡＣＫコマンドのＲＮ１６とが一致する場合、同コマンドの受信完了から応答時間Ｔ１が経過したときに無変調キャリアをバックスキャッタ変調してＰＣ（Protocol Control）と呼ばれるデータの長さを示すヘッダ情報、ＥＰＣコード、および、通信エラー検出のためのＣＲＣ１６（Cyclic Redundancy Check １６）を返信する。このように返信されるＰＣ＋ＥＰＣ＋ＣＲＣ１６を受信し、ＣＲＣチェックの結果が正常であれば、無線通信装置は、ＰＣ＋ＥＰＣ＋ＣＲＣ１６の受信完了から応答時間Ｔ２が経過したときにQuery Repコマンドを送信する。一方、ＣＲＣチェックの結果が異常である場合など、ＥＰＣコードを正常に取得できなかった場合には、ＰＣ＋ＥＰＣ＋ＣＲＣ１６の受信完了から応答時間Ｔ２が経過したときにＮＡＫコマンドを送信する。

［リーダ］
次に、本実施形態における無線通信装置として機能するリーダ１について説明する。リーダ１およびリーダ１で読み取られる無線タグは、Ｃ１Ｇ２に従って相互通信する。

図２は、リーダ１の要部構成を示すブロック図である。リーダ１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、およびタイマ２ａ等で構成される制御部２と、方向性結合器３と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４と、アンテナ５と、無線タグに対するコマンド（問合せ信号）や無変調キャリアの送信に用いられる送信系回路と、無線タグからの応答信号の受信に用いられる受信系回路とを備えている。また、制御部２は、例えばソフトウェアを用いた情報処理により実現される周波数設定部２ｂを備えている。周波数設定部２ｂは、図示せぬ操作手段の操作によって入力される情報や、上位機器から入力される情報に基づいてリーダ１が無線タグとの通信で使用する周波数チャネルを設定する。リーダ１の周波数チャネルは、周囲で稼働する他の無線通信装置等が使用する周波数チャネルと異なる周波数チャネルに設定される。

送信系回路は、周波数設定部２ｂによって設定された周波数のローカルキャリア信号を出力するＰＬＬ（Phase Locked Loop）部１１と、応答時間設定部１２と、変換テーブル１３と、制御部２から応答時間設定部１２を経て出力される送信信号の符号化を行う符号化部１４と、上記符号化された送信信号の振幅変調を行う振幅変調器１５と、上記変調された送信信号から不要な成分を除去するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１６と、バンドパスフィルタ１６を通過した送信信号を増幅して方向性結合器３に供給する電力増幅器（ＰＡ）１７とで構成されている。

この送信系回路により無変調キャリアを無線タグに送信する場合には、ＰＬＬ部１１から出力されるローカルキャリア信号を符号化部１４でハイレベルに符号化し、その振幅を振幅変調器１５で最大レベルにして、バンドパスフィルタ１６で不要な成分を除去した後、電力増幅器１７で増幅する。電力増幅器１７の出力は、方向性結合器３を介してローパスフィルタ４に供給され、不要な高周波成分が除去された後にアンテナ５に供給され、無変調キャリアとして送信される。

また、送信系回路により無線タグにQueryやＡＣＫ等のコマンドを送信する場合には、ＰＬＬ部１１からローカルキャリア信号が出力された状態で制御部２からコマンドのビットデータを出力し、符号化部１４でＦＭ０符合にて符号化する。この符号化後の信号を振幅変調器１５で所定の振幅に増幅し、バンドパスフィルタ１６で不要な成分を除去した後、電力増幅器１７で増幅する。電力増幅器１７の出力は、方向性結合器３を介してローパスフィルタ４に供給され、不要な高周波成分が除去された後にアンテナ５に供給され、コマンドとして送信される。上記ＦＭ０符合は、“０”を表すときには１ビットの中心でレベルを“Ｈ”から“Ｌ”または“Ｌ”から“Ｈ”に反転させ、“１”を表すときには１ビットの中でレベルを一定に保ち、変化させず、あるビットから次のビットに切り替わるときにはレベルを反転させる方式である。但し、ＦＭ０符合に代えてマンチェスタ符号等の他の符号化方式を採用してもよい。
なお、応答時間設定部１２は、リーダ１固有のパラメータを用いて応答時間Ｔ２を設定するが、その詳細については後述する。

受信系回路は、ＰＬＬ部１１からのローカルキャリア信号の位相を９０度シフトする９０度位相シフト器２１と、ミキサ２２（２２Ｉ，２３Ｑ）と、ローパスフィルタ２３（２３Ｉ，２３Ｑ）と、２値化回路２４（２４Ｉ，２４Ｑ）と、信号処理部２５（２５Ｉ，２５Ｑ）とによって構成され、直接キャリア成分を除去するダイレクトコンバージョン方式で受信処理を行う。また、各信号処理部２５は、サンプリング部３１（３１Ｉ，３１Ｑ）と、検出時間設定部３２（３２Ｉ，３２Ｑ）と、プリアンブル検出部３３（３３Ｉ，３３Ｑ）と、復号部３４（３４Ｉ，３４Ｑ）と、エラー検出部３５（３５Ｉ，３５Ｑ）とを有している。

ミキサ２２ＩにはＰＬＬ部１１からのローカルキャリア信号がそのまま供給され、ミキサ２２Ｑには９０度位相シフト器２１によって位相を９０度シフトされた後のローカルキャリア信号が供給される。

受信系回路による受信処理について説明する。送信系回路により送信されたコマンドを無線タグが受信すると、無変調キャリアをバックスキャッタ変調して応答信号を返信する。この応答信号がアンテナ５で受信されると、アンテナ５から当該応答信号に対応する受信信号が出力される。この受信信号はローパスフィルタ４に供給され、同信号に含まれる不要な高周波成分が除去された後、方向性結合器３を介してミキサ２２Ｉ，２２Ｑに供給される。

ミキサ２２ＩではＰＬＬ部１１から供給されるローカルキャリア信号と方向性結合器３から供給される受信信号とが混合され、ローカルキャリア信号と同相成分のＩ信号が生成される。このＩ信号は、ローパスフィルタ２３Ｉに供給され、不要な高周波成分が除去された後、２値化回路２４Ｉにて２値化され、信号処理部２５Ｉに供給される。

一方、ミキサ２２Ｑでは９０度位相シフト器２１から供給されるローカルキャリア信号と方向性結合器３から供給される受信信号とが混合され、ローカルキャリア信号と直交成分のＱ信号が生成される。このＱ信号は、ローパスフィルタ２３Ｑに供給され、不要な高周波成分が除去された後、２値化回路２４Ｑにて２値化され、信号処理部２５Ｑに供給される。

サンプリング部３１Ｉは、２値化回路２４Ｉから供給されるＩ信号と同期したクロックで受信信号をサンプリングしてビットデータを生成する。検出時間設定部３２Ｉには、直前に送信したコマンドの送信タイミングを基準とした時間窓が設定されている。プリアンブル検出部３３Ｉは、無線タグからの応答信号の先頭に付加されたプリアンブルを検出時間設定部３２Ｉに設定された時間窓の範囲でサンプリング部３１Ｉが生成したビットデータから検出する。復号部３４Ｉは、プリアンブル検出部３３Ｉによりプリアンブルが検出されたことに応じてサンプリング部３１Ｉで生成されたビットデータの当該プリアンブルに続く部分を復号して無線タグからの応答信号を示す最終的なデジタルデータを生成し、制御部２およびエラー検出部３５Ｉに出力する。この復号においては、連続するビットデータが“０，０”、“１，１”の場合にデータ“１”として復号し、連続するビットデータが“１，０”、“０，１”のときにデータ“０”として復号する。エラー検出部３５Ｉは、プリアンブル検出部３３Ｉにてプリアンブルが検出されない場合、プリアンブル検出エラーを制御部２に通知する。

プリアンブル検出部３３Ｉによるプリアンブルの検出について、図３のブロック図を用いて説明する。プリアンブル検出部３３Ｉは、Ｃ１Ｇ２で定められたプリアンブルパターンを記憶する判定用データ設定部３３０と、サンプリング部３１Ｉでサンプリングされたビットデータを順次格納するシフトレジスタ３３１と、判定用データ設定部３３０に記憶されたプリアンブルパターンとシフトレジスタ３３１に格納されたビットデータとを比較するコンパレータ３３２とを備えている。また、上記検出時間設定部３２Ｉには、比較開始時間Ｔsと、比較終了時間Ｔeとが記憶されている。比較開始時間Ｔsは、制御部２からQueryやＡＣＫ等のコマンドの最後のビットが送信系回路に出力されてから、コンパレータによる比較を開始するまでの時間である。また、比較終了時間Ｔeは、制御部２からQueryやＡＣＫ等のコマンドの最後のビットが送信系回路に出力されてから、コンパレータによる比較を終了するまでの時間である。すなわち、比較終了時間Ｔeと比較開始時間Ｔsとの差分が上記時間窓となる。

制御部２は、QueryやＡＣＫ等のコマンドの最後のビットを送信系回路に出力した後、タイマ２ａにより時間計測を開始し、タイマ２ａの計測時間が検出時間設定部３２Ｉに設定された比較開始時間Ｔsに達した際に比較開始信号をコンパレータ３３２に出力し、その後タイマ２ａの計測時間が検出時間設定部３２Ｉに設定された比較終了時間Ｔeに達した際に比較終了信号をコンパレータ３３２に出力する。コンパレータ３３２は、例えば比較開始信号が入力されたことに応じて判定用データ設定部３３０に記憶されたプリアンブルパターンと、シフトレジスタ３３１に格納されたビットデータのうち先頭から上記プリアンブルパターンと同数のビットデータとの比較を開始し、比較開始信号が入力されたことに応じて同比較を終了する。またコンパレータ３３２は、比較の間にプリアンブルが判定用データ設定部３３０に記憶されたプリアンブルパターンと一致するパターンを検出すると、復号部３４Ｉにプリアンブル検出信号を出力する。復号部３４Ｉは、このプリアンブル検出信号が入力されたことに応じて、上記の通り当該プリアンブルに続くビットデータを復号する。復号されたビットデータは、制御部２に出力される。

一方、比較終了時間Ｔeが経過した時点でプリアンブルが検出されない場合、既述の通りエラー検出部３５Ｉがプリアンブル検出エラーを制御部２に通知する。

なお、Ｑ信号を用いた信号処理部２５Ｑによる処理も、上記Ｉ信号を用いた信号処理部２５Ｉによる処理と同様であるため、説明を省略する。制御部２は、信号処理部２５Ｉ，２５Ｑから出力されたデータのうち、精度のよい一方を図示せぬ上位機器に出力するなどの処理を行う。

［応答時間Ｔ１，Ｔ２］
次に、応答時間Ｔ１，Ｔ２について説明する。
Ｃ１Ｇ２においては、図４に示すように応答時間Ｔ１，Ｔ２が定められている。

応答時間Ｔ１は、上記の通り無線タグがリーダ１からのコマンドを受信してから応答信号を返信するまでの時間である。具体的には、上記コマンド受信時における同コマンドの最後のビットの立ち上りから、同コマンドに対する応答信号返信時における最初のビットの立ち上りまでの時間であり、その値は、以下の式（１）で示される範囲内で定められる。

Ｔ１min≦Ｔ１≦Ｔ１max …（１）
ここで、応答時間Ｔ１の最小値Ｔ１minと最大値Ｔ１maxは、以下の式（２）（３）で定められる。

Ｔ１min＝ＭＡＸ（ＲＴcal，１０Ｔpri）×（１−ＦＴ）−２μsec …（２）
Ｔ１max＝ＭＡＸ（ＲＴcal，１０Ｔpri）×（１＋ＦＴ）＋２μsec …（３）
ここに、ＲＴcal（Interrogator-to-Tag calibration symbol）は、無線タグからリーダ１への通信速度を決定する値であり、図５に示したようにＱｕｅｒｙコマンドの先頭に付加されるプリアンブルの中で定義される。図示したプリアンブルは、コマンドとコマンドの区切りであるデリミッタ（delimiter）を示すビットデータ、データシンボル“０”の時間間隔Ｔari（Type a reference interval）を示すためのビットデータ、無線タグからリーダ１への通信速度を決定する値である上記ＲＴcalを示すビットデータ、および無線タグからリーダ１への通信速度を決定する値であるＴＲcal（Tag-to-Interrogator calibration symbol）を示すビットデータから構成されている。また、ＦＴ（Frequency Tolerance）は、無線タグのバックスキャッタ変調のゆらぎ（周波数公差）であり、Ｃ１Ｇ２によって規定された図６に示す対応関係に基づき決定される。図示した表には、分割比ＤＲ（Divide Ratio）、ＴＲcal、無線タグの応答周波数ＬＦ（Link Frequency）、定格温度（nominal temp）での上記周波数公差ＦＴ、拡張温度（extended temp）での上記周波数公差ＦＴ、およびバックスキャッタ変調時の周波数変動（Frequency variation）の対応関係が定義されている。分割比ＤＲは、上記ＴＲcalと１ビットの応答時間を示す応答周期Ｔpri（Backscatter-link pulse-repetition interval）との比であり（ＤＲ＝ＴＲcal／Ｔpri）、“６４／３”および“８”のいずれかに設定される。また、応答周波数ＬＦは、応答周期Ｔpriの逆数である（ＬＦ＝１／Ｔpri）。通常は、定格温度でのＦＴを式（２）（３）の計算に用いればよい。

本実施形態においては、ＲＴcal，Ｔpriが予め固定値として定められているものとする。すなわち、式（２）（３）で表されるＴ１minおよびＴ１maxの値が既知である。

［比較開始時間Ｔs，比較終了時間Ｔe］
次に、図７を参照して、上記比較開始時間Ｔsおよび比較終了時間Ｔeについて説明する。
本実施形態においては、無線タグからの応答信号の先頭に付加されるプリアンブルは、“００００００００００００１０１０Ｖ１”の１８シンボルにて表されるものとする。このうち上位の１２個の“０”はパイロットトーンであり、このパイロットトーンに続く“１０１０Ｖ１”がプリアンブル検出用のビットデータである。なお、“Ｖ”はＦＭ０符合のルールに従わないビットであり、プリアンブルの中でのみ使用される。このプリアンブルをＦＭ０符合で符号化すると、“１０１０１０１０１０１０１０１０１０１０１０１０１１０１００１０００１１”のビットデータとなる。このビットデータのうち、上記プリアンブル検出用のビットデータに相当する“１１０１００１０００１１”が判定用データ設定部３３０に記憶されている。また、サンプリング部３１Ｉ，３１Ｑにおいては、それぞれ２値化されたＩ信号およびＱ信号が０．５Ｔpriでサンプリングされ、ビットデータが生成されて、それぞれプリアンブル検出部３３Ｉ，３３Ｑのシフトレジスタ３３１に順次格納される。

この場合、無線タグが式（１）の範囲における最短の応答時間Ｔ１、すなわちＴ１minで応答信号を返信したとすると、当該応答信号を要求するコマンドの最後のビットが送信系回路に出力された後、応答時間Ｔ１minが経過したときからプリアンブル検出部３３Ｉ，３３Ｑのシフトレジスタ３３１に当該応答信号のプリアンブルが格納され始め、その後１８×Ｔpriが経過した時点で各シフトレジスタ３３１への当該プリアンブルのビットデータの格納が完了することになる。また、無線タグが式（１）の範囲における最長の応答時間Ｔ１、すなわちＴ１maxで応答信号を返信したとすると、当該応答信号を要求するコマンドの最後のビットが送信系回路に出力された後、応答時間Ｔ１maxが経過したときからプリアンブル検出部３３Ｉ，３３Ｑのシフトレジスタ３３１に当該応答信号のプリアンブルが格納され始め、その後１８×Ｔpriが経過した時点で各シフトレジスタ３３１への当該プリアンブルのビットデータの格納が完了することになる。

すなわち、応答時間Ｔ１が式（１）の範囲で変動する場合において、無線タグからの応答信号のプリアンブルを確実に検出するためには、比較開始時間Ｔsおよび比較終了時間Ｔeを次の式（４）（５）で示される値に設定しなければならない。

Ｔs＝Ｔ１min＋１８×Ｔpri …（４）
Ｔe＝Ｔ１max＋１８×Ｔpri …（５）
式（４）（５）より、比較終了時間Ｔeおよび比較開始時間Ｔsの差分、すなわちプリアンブルを比較する時間窓Δｔは、次の式（６）で表される。
Δｔ＝Ｔ１max−Ｔ１min …（６）
式（６）で示される時間窓Δｔは、応答時間Ｔ２の設定に用いられるが、その詳細は後述する。

［応答時間Ｔ２の設定］
次に、応答時間設定部１２が行う応答時間Ｔ２の設定について説明する。なお、本実施形態においては、リーダ１固有のパラメータとして周波数設定部２ｂによって設定された周波数チャネルを用いる場合を例示する。

応答時間Ｔ２は、次の式（７）の範囲内で設定される。

Ｔ２min≦Ｔ２≦Ｔ２max …（７）
ここで、図４から分かるように、Ｃ１Ｇ２における応答時間Ｔ２の最小値Ｔ２minおよび最大値Ｔ２maxは、次の式（８）（９）で表される。
Ｔ２min＝３×Ｔpri …（８）
Ｔ２max＝２０×Ｔpri …（９）
これら式（７）〜（９）で示される範囲内で、応答時間Ｔ２は設定される。

また、本実施形態における応答時間設定部１２は、周波数設定部２ｂによって設定された周波数に応じて応答時間Ｔ２を変更する。

周波数設定部２ｂによって設定される周波数と、応答時間設定部１２によって設定すべき応答時間Ｔ２との対応関係は、上記変換テーブル１３に記述されている。図８は、変換テーブル１３のデータ構造を示す模式図である。式（７）〜（９）から分かるように、応答時間Ｔ２の許容範囲は、応答周期Ｔpriの値によって変化する。したがって、本実施形態においては、応答周期Ｔpriの値毎に変換テーブル１３を用意する。このようにすれば、応答周期Ｔpriが変更された場合であってもＣ１Ｇ２で定められた許容範囲を逸脱しないように応答時間Ｔ２を選択することができる。

各変換テーブル１３は、周波数設定部２ｂによって設定される周波数チャネル（Ｎｏ．１〜ｎ）毎に、各チャネルの中心周波数および応答時間Ｔ２を記述して構成されている。上記中心周波数は、各周波数チャネルで使用される周波数の基準値である。また、応答時間Ｔ２は、式（７）〜（９）を満たす範囲で、各変換テーブル１３内において重複しない値が記述される。

ここで、各変換テーブル１３に記述される各応答時間Ｔ２と同一テーブル内に記述される他の応答時間Ｔ２との差分（以下、離散間隔と称す）は、少なくとも式（６）で示される時間窓Δｔよりも大きく設定する（離散間隔＞Δｔ）。

具体的な数値を記述した変換テーブル１３の一例を図９に示す。この変換テーブル１３は、ＲＴcal＝７５μsec、無線タグの応答周期Ｔpri＝２５μsec、リーダ１が使用する周波数チャネルとしてＵＨＦ帯の周波数９５２.２MHz〜９５３.８MHzの間で０.２MHz間隔で定義された全９チャネルが用意されている場合の一例である。この場合、式（７）〜（９）より応答時間Ｔ２の許容範囲は７５μsec〜５００μsecとなり、式（６）により時間窓Δｔは２４μsecとなる。これを考慮し、７５μsec〜５００μsecの範囲内で、離散間隔を２４μsecよりも大きい２５μsecとして各周波数チャンネルに対応する応答時間Ｔ２を設定している。

次に、応答時間設定部１２の動作について説明する。
応答時間設定部１２は、図１０に示すフローチャートに沿って動作し、応答時間Ｔ２を設定する。この動作は、例えばリーダ１が通信に使用する周波数が周波数設定部２ｂにより変更されたことに応じて開始される。

応答時間Ｔ２の設定処理を開始した当初において、先ず応答時間設定部１２は、周波数設定部２ｂによって設定された周波数チャネルを示す情報を制御部２のメモリにアクセスして取得する（ステップＳ１）。さらに、応答時間設定部１２は、リーダ１が現在使用している応答周期Ｔpriを示す情報を制御部２のメモリにアクセスして取得する（ステップＳ２）。

次に、応答時間設定部１２は、ステップＳ２にて取得した情報で示される応答周期Ｔpriに対応する変換テーブル１３を参照し、ステップＳ１にて取得した周波数チャネルに対応付けられた応答時間Ｔ２を取得する（ステップＳ３）。

そして、応答時間設定部１２は、ステップＳ３にて取得した応答時間Ｔ２を以降の通信で使用する応答時間Ｔ２として設定する（ステップＳ４）。具体的には、制御部２のメモリに設けられた応答時間Ｔ２設定用の記憶領域にステップＳ３にて取得した応答時間Ｔ２を記憶する。

ステップＳ４を以って応答時間Ｔ２の設定に関わる一連の処理が終了する。この一連の処理が行われた後においては、制御部２はステップＳ４で設定された応答時間Ｔ２を用いて無線タグとの通信を行う。すなわち、無線タグからＲＮ１６やＰＣ＋ＲＰＣ＋ＣＲＣ１６の最後のビットを受信したとき、当該設定された応答時間Ｔ２をタイマ２ａで計測した後に、ＡＣＫやQuery Rep等のコマンドの最初のビットを送信系回路に出力する。

このように、応答時間設定部１２は、変換テーブル１３に記述された複数の時間幅の中から現在リーダ１が使用している周波数チャネルに対応する１つを選択し、当該選択した時間幅をその後の通信に使用する応答時間Ｔ２として設定する。

［作用］
上記のような構成の作用について説明する。
ここでは、図１１および図１２に示すように、２つのリーダ１Ａ，１Ｂが近接して配置されている場合を例示する。図中の１００Ａはリーダ１Ａのアンテナ５Ａから送信されるQueryコマンドやＡＣＫコマンドが到達する範囲を示し、１００Ｂはリーダ１Ｂのアンテナ５Ｂから送信されるQueryコマンドやＡＣＫコマンドが到達する範囲を示している。これら範囲１００Ａ，１００Ｂが重複しないようにアンテナ５Ａ，５Ｂの配置位置等が調整されている。また、各リーダ１Ａ，１Ｂが使用する周波数チャネルは、それぞれ中心周波数が９５２.２MHz、９５２.４MHzのものに設定され、ＲＴcal＝７５μsec、Ｔpri＝２５μsecで固定されているものとする。

図１１はリーダ１Ａのみ稼働している場合を示している。このとき、範囲１００Ａの外に所在する無線タグ２００にはアンテナ５Ａから送信されるQueryコマンドやＡＣＫコマンドが届かないので、リーダ１Ａは無線タグ２００を読み取ることはない。

一方、図１２はリーダ１Ａ，１Ｂの双方が稼働している場合を例示している。このとき、無線タグ２００が範囲１００Ｂ内に所在すると、無線タグ２００にはアンテナ５Ｂから送信されるQueryコマンドやＡＣＫコマンドが届くので、リーダ１Ｂは無線タグ２００を読み取ることができる。

但し、無変調キャリアは既述の通り振幅を最大レベルに増幅して送信されるので、図１２の状態において無線タグ２００にリーダ１Ａからの無変調キャリアが到達する場合がある。この場合、無線タグ２００は、リーダ１Ｂからのコマンドを受信した際に、リーダ１Ａ，１Ｂ双方の無変調キャリアをバックスキャッタ変調して９５２.２MHzの応答信号と９５２.４MHzの応答信号を送信することになる。このとき、図１３に示すようにリーダ１ＡがQueryコマンドのビットを自身の送信系回路に出力するタイミングと、リーダ１ＢがQueryコマンドのビットを自身の送信系回路に出力するタイミングとが偶然一致すると、無線タグ２００が返信するＲＮ１６（９５２.４MHｚ）がリーダ１Ｂで受信されるとともに、リーダ１ＡでもＲＮ１６（９５２.２MHz）が受信され得る。

ここで、応答時間Ｔ２がリーダ１Ａ，１Ｂともに１００μsecの同値であったとすると、リーダ１Ａ，１Ｂは、ＲＮ１６を受信し終えたときから１００μsecが経過した時点でＡＣＫコマンドを送信する。このうち、リーダ１Ｂから送信されたＡＣＫコマンドのみが無線タグ２００に到達する。無線タグ２００は、リーダ１ＢからのＡＣＫコマンドを受信すると、リーダ１Ａ，１Ｂ双方の無変調キャリアをバックスキャッタ変調してＥＰＣ等のタグデータを返信する。このように無線タグ２００が返信するタグデータ（９５２.４MHｚ）がリーダ１Ｂで受信されるとともに、リーダ１Ａでもタグデータ（９５２.２MHz）が受信され得る。すなわち、本来リーダ１Ａで読み取れないはずの無線タグ２００が、リーダ１Ａで読み取られかねない。

これに対し、本実施形態においては、応答時間Ｔ２が周波数チャネルに応じて可変設定される。すなわち、図９に示した変換テーブル１３を用いたとすると、リーダ１Ａの応答時間設定部１２がリーダ１Ａの応答時間Ｔ２を１００μsecに設定し、リーダ１Ｂの応答時間設定部１２がリーダ１Ｂの応答時間Ｔ２を１２５μsecに設定する。この場合、リーダ１ＡはＲＮ１６を受信し終えてから１００μsecを待ってＡＣＫコマンドを送信し、リーダ１ＢはＲＮ１６を受信し終えてから１２５μsecを待ってＡＣＫコマンドを送信する。そして、リーダ１Ａ，１Ｂは、ＡＣＫコマンドを送信し終えた後、式（４）で示される比較開始時間Ｔsの経過時から式（５）で示される比較終了時間Ｔeの経過時まで無線タグ２００から応答されるタグデータのプリアンブルの検出動作を行う。このとき、リーダ１Ｂにおいては無線タグ２００が返信するタグデータ（９５２.４MHｚ）のプリアンブルが正常に検出される。

しかし、リーダ１Ａではリーダ１Ｂよりも２５μsecだけ早く比較開始時間Ｔsおよび比較終了時間Ｔeが到来する。すなわち、実際に無線タグ２００から返信されるタグデータ（９５２.２MHz）のプリアンブルのビットデータがシフトレジスタ３３１に格納され終える前に、コンパレータ３３２がプリアンブルの検出を終了する。したがって、リーダ１Ａではプリアンブル検出エラーとなり、無線タグ２００からのタグデータは受信されない。

このように、本実施形態においては、リーダ１の応答時間Ｔ２をリーダ１が使用する周波数チャネルに応じて変更する構成とした。通常、隣接して配置された複数のリーダ１が使用する周波数チャネルはそれぞれ重複しないようにキャリアセンスされることに鑑みれば、本実施形態のようにすることで各リーダ１の応答時間Ｔ２をそれぞれ固有の値に設定することができ、図１１〜図１４を用いて説明したように、複数のリーダ１による同一の無線タグの読み取りを防止することができる。

（変形例）
上記各実施形態にて開示した構成は、種々変形実施可能である。具体的な変形例としては、例えば次のようなものがある。

［１］上記実施形態においては、Ｃ１Ｇ２タイプの通信方式を用いて無線タグと通信するリーダ１を例示した。しかしながら、Ｃ１Ｇ２以外の通信方式を用いて無線タグと通信する無線通信装置に対し、上記実施形態にて開示した構成を適用してもよい。この場合、採用する通信方式に応じて式（１）〜（９）を変更し、無線通信装置毎に固有の応答時間Ｔ２が定められるよう構成すればよい。

［２］上記実施形態においては、応答時間設定部１２や変換テーブル１３を制御部２と独立して設ける構成とした。しかしながら、応答時間設定部１２や変換テーブル１３は、制御部２内に設けてもよい。

［３］上記実施形態においては、周波数チャネルに応じて応答時間Ｔ２を設定する場合を例示した。しかしながら、周波数チャネル以外のパラメータを用いてリーダ１毎に固有の応答時間Ｔ２を設定してもよい。要は隣接して配置された複数のリーダ１毎に固有の応答時間Ｔ２を設定できればよいので、周波数チャネル以外のパラメータとしては、例えば乱数を採用し得る。すなわち、リーダ１の送信系回路あるいは受信系回路等に乱数を生成する乱数生成部を設け、変換テーブル１３には乱数生成部により生成され得る数値に対応付けて応答時間Ｔ２を設定する。そして、応答時間設定部１２には乱数生成部にて生成された乱数に対応付けられた応答時間Ｔ２を変換テーブル１３から取得させ、取得した応答時間Ｔ２をリーダ１が使用する応答時間Ｔ２として設定させる。このようにしても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

［４］また、リーダ１からのコマンド送信時や無線タグからの応答信号受信時にデジタル信号処理を行う場合、そのデジタル信号処理に伴う遅延時間が発生するならば、その遅延時間を考慮して応答時間Ｔ２を設定すればよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Ｔs…比較開始時間、Ｔe…比較終了時間、Ｔ１，Ｔ２…応答時間、Δｔ…時間窓、１…リーダ、２ａ…タイマ、２…制御部、２ｂ…周波数設定部、１２…応答時間設定部、１３…変換テーブル、３１Ｉ，３１Ｑ…サンプリング部、３３Ｉ，３３Ｑ…プリアンブル検出部、３４Ｉ，３４Ｑ…復号部、３５Ｉ，３５Ｑ…エラー検出部、３３０…判定用データ設定部、３３１…シフトレジスタ、３３２…コンパレータ

Claims (8)

1. 無線タグに対する問合せ信号の送信および無線タグから返信される応答信号の受信を行う送受信手段と、
   この送受信手段が送信する問合せ信号の送信タイミングを基準として設定された時間の範囲で当該問合せ信号を受信した無線タグが返信する応答信号に含まれるプリアンブルを検出するプリアンブル検出手段と、
   このプリアンブル検出手段が前記応答信号のプリアンブルを検出すると当該応答信号で示されるデータを検出するデータ検出手段と、
   前記送受信手段が無線タグからの応答信号を受信してから同無線タグに次の問合せ信号を送信するまでの応答時間を当該装置固有のパラメータに応じて設定する応答時間設定手段と、
   を備えたことを特徴とする無線通信装置。
2. 前記応答時間設定手段は、前記送信タイミングを基準として設定された前記時間よりも大きい離散間隔で定められた複数の時間の中から前記パラメータに対応する１つを選択し、当該選択した時間を前記応答時間として設定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記送信タイミングを基準として設定された前記時間は、前記無線タグが前記問合せ信号を受信してから前記応答信号を送信するまでの時間の最大値と最小値の差分であることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
4. 前記当該装置固有のパラメータは、前記送受信手段が使用する周波数チャネル、または、前記送受信手段が発生させる乱数であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１に記載の無線通信装置。
5. 無線タグに対する問合せ信号の送信および無線タグから返信される応答信号の受信を行う送受信手段を有する無線通信装置により無線タグと通信する方法であって、
   前記送受信手段が無線タグからの応答信号を受信してから同無線タグに次の問合せ信号を送信するまでの応答時間を当該装置固有のパラメータに応じて設定するステップと、
   設定された前記応答時間を用いて前記送受信手段により問合せ信号の送信および応答信号の受信を行うステップと、
   前記送受信手段により受信した応答信号に含まれるプリアンブルを前記問合せ信号の送信タイミングを基準として設定された時間の範囲で検出するステップと、
   前記プリアンブルが検出されると当該応答信号で示されるデータを検出するステップと、
   を備えていることを特徴とする無線通信方法。
6. 前記応答時間を設定するステップでは、前記送信タイミングを基準として設定された前記時間よりも大きい離散間隔で定められた複数の時間の中から前記パラメータに対応する１つを選択し、当該選択した時間を前記応答時間として設定することを特徴とする請求項５に記載の無線通信方法。
7. 前記送信タイミングを基準として設定された前記時間は、前記無線タグが前記問合せ信号を受信してから前記応答信号を送信するまでの時間の最大値と最小値の差分であることを特徴とする請求項５又は６に記載の無線通信方法。
8. 前記応答時間を設定するステップでは、前記送受信手段が使用する周波数チャネルに応じて前記応答時間を設定することを特徴とする請求項５乃至７のうちいずれか１に記載の無線通信方法。

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