JP2015121939A - Ｒｆｉｄリーダライタおよび診断処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ＲＦＩＤリーダライタとＲＦタグとの交信に関する正確な診断情報を出力するＲＦＩＤリーダライタおよび診断処理プログラムを提供する。【解決手段】ＲＦＩＤリーダライタ２００は、ＲＦタグ３００と交信する通信部と、交信に成功した場合に、当該交信を診断するための交信診断手段と、備え、交信診断手段は、ＲＦタグとの交信信号から、交信に関する特性を取得するための特性取得手段と、取得した特性が示す値と、交信の余裕度を判定するための閾値とを比較する比較手段と、比較結果から、交信の余裕度に関する情報を出力部に出力させる出力制御手段と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）リーダライタおよび診断処理プログラムに関し、特に、ＲＦ（（Radio Frequency）タグとの無線通信に関する診断機能を有するＲＦＩＤリーダライタおよび診断処理プログラムに関する。

従来のＲＦＩＤリーダライタおよびＲＦＩＤタグを備える通信システムにおいて、通信に関する各種の診断機能が提案されている。例えば、特許文献１には、リーダライタに内蔵された検査用ＲＦタグチップと通信できるよう「スイッチ」を設けたリーダライタが開示される。このリーダライタは、タグと交信する前に、検査用タグチップと交信し、リーダライタ本体に異常が無いことを診断することができる。

また、特許文献２では、ＲＦタグチップは、リーダライタから送信された電波強度を測定し、その測定値をリーダライタへ返信する機能を有する。これにより、リーダライタ自身が送出する電力がどの程度ＲＦタグに到達しているのかを知ることができる。

また、特許文献３では、ＣＰＵがＲＦタグリーダライタ装置に異常があるのか、もしくはＲＦタグに対する無線通信状態に異常があるのかを診断する。また、特許文献４では、リーダライタアンテナに内蔵、もしくはアンテナ外部に設置された“基準タグ”の動作電力を測定する。測定時は、リーダライタ送信電力を段階的に変化させ、基準タグからの正常応答があるリーダライタ最小出力電力を記憶する。

特開２０１０−７９６１６号公報 特開２００６−１４８６７０号公報 特開２００５−３２２０２９号公報 特開２０１１−１３８３７３号公報

特許文献１に開示される構成では、リーダライタ本体の異常有無を診断して、ユーザに知らせることで、ＲＦタグとの交信失敗時に、「リーダライタ本体に異常があるのか、ＲＦタグとの交信に異常があるのか」を区別することができるものの、ＲＦタグとの交信異常があった場合は、その原因究明が困難である。

また、特許文献２に開示される構成では、ＲＦタグチップに、上述した特殊機能を搭載させる必要があり、そのためにはＲＦタグチップ製造原価が高くなってしまう。また、ＲＦＩＤ交信の成否を判断するためのパラメータとしては、リーダライタからの送出電力がＲＦタグへどの程度到達しているのかと、それ以外に、ＲＦタグからリーダライタへの返信電力量、また周辺ノイズ量それぞれを知る必要がある。しかしながら、特許文献１の構成では、パラメータが少ないために、ＲＦＩＤ交信成否の正確な判断はできない。

また、特許文献３に開示の構成でも、またＲＦＩＤ交信成否の正確な判断はできない。つまり、リーダライタ本体の異常有無を診断して、ユーザに知らせることで、ＲＦタグとの交信失敗時に、「リーダライタ本体に異常があるのか、ＲＦタグとの交信に異常があるのか」を区別することができるものの、ＲＦタグとの交信異常があった場合は、その原因究明など正確な判断が困難である。

特許文献４の構成では、リーダライタ装置の異常状態を診断することができるが、ＲＦタグとの交信時の異常状態・異常内容・異常原因を知り得ることができないため、ＲＦＩＤが使われる現場で発生する交信異常の原因を知り、対処することが困難である。

それゆえにこの発明の目的は、ＲＦＩＤリーダライタとＲＦタグとの交信に関する正確な診断情報を出力するＲＦＩＤリーダライタおよび診断処理プログラムを提供することである。

この発明のある局面に従うＲＦＩＤリーダライタは、ＲＦタグと交信する通信手段と、交信に成功した場合に、当該交信を診断するための交信診断手段と、備える。交信診断手段は、ＲＦタグとの交信信号から、交信信号に関する特性を取得するための特性取得手段と、取得した特性値から、予め定めた基準に基づき交信の余裕度を判定する手段と、判定の結果から、交信の余裕度に関する情報を出力部に出力させる出力制御手段と、を備える。

好ましくは、判定する手段は、取得した特性値と、予め定めた閾値とを比較する比較手段を含み、出力制御手段は、比較結果から、交信の余裕度に関する情報を出力部に出力させる。

好ましくは、特性は、ＲＦＩＤリーダライタ周辺に発生しているノイズ量を含み、特性取得手段は、ＲＦＩＤリーダライタの周辺に発生しているノイズ量を取得するノイズ取得手段と、受信信号から受信電力を取得する受信電力測定手段を含む。

好ましくは、特性は、受信信号のＳ／Ｎ比を含み、特性取得手段は、受信信号の電力とノイズ量からＳ／Ｎ比を算出するＳ／Ｎ比取得手段を含む。

好ましくは、特性は、受信電力を含み、特性取得手段は、受信信号から受信電力を取得する受信電力取得手段を含む。

好ましくは、特性は、予め定めたレベルの送信電力を示す場合の応答信号の受信を示し、予め定めた基準は、受信に成功するか否かを示し、判定する手段は、予め定めたレベルの送信電力を示す場合の応答信号の受信に成功するか否かに基づき、交信の余裕度を判定する。

好ましくは、予め定めたレベルの送信電力は、ＲＦＩＤリーダライタが安定して交信できると判断可能な微弱送信電力を示す。

好ましくは、予め定めたレベルの送信電力は、ＲＦＩＤリーダライタが安定して交信できると判断可能な微弱送信電力から最大電力までを複数に区分したときの各区分に相当するレベルを含む。

好ましくは、出力部に出力される情報は、特性に基づく通知と、交信の余裕度を高くするための対処事項とを含む。

好ましくは、ＲＦＩＤリーダライタは、交信診断手段による診断機能を有効化または無効化する手段を、さらに備える。

この発明の他の局面に従う、ＲＦタグとの交信を診断処理するコンピュータで実行される診断処理プログラムは、コンピュータを、交信に成功した場合に、ＲＦタグとの交信信号から、交信に関する特性を取得するための特性取得手段と、取得した特性値から、予め定めた基準に基づき交信の余裕度を判定する手段と、判定の結果から、交信の余裕度に関する情報を出力部に出力させる出力制御手段と、して機能させる。

本発明によれば、ＲＦＩＤリーダライタはＲＦＩＤタグとの交信を診断し、診断内容から交信余裕度の情報を出力して、交信に関する正確な診断情報を出力する。

この発明の実施の形態に係るシステムの構成図である。 この発明の実施の形態に従う上位機器１００の概略構成図である。 本発明の実施の形態に係るＲＦＩＤリーダライタ２００の構成図である。 本発明の実施の形態に係るＲＦタグ３００の構成図である。 本発明の実施の形態に係るＲＦＩＤリーダライタ２００の機能構成図である。 本発明の実施の形態に係る交信診断処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る通常更交信処理（ステップＴ１）を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係るノイズ診断処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るノイズ診断処理を説明するためのグラフである。 本発明の実施の形態に係るＳ／Ｎ比（Signal-to-Noise ratio）診断処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るＳ／Ｎ比診断処理を説明するためのグラフである。 本発明の実施の形態に係る受信電力診断処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る受信電力診断処理を説明するためのグラフである。 本発明の実施の形態に係る送信電力診断処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る送信電力と交信距離の関係を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態に係る送信電力診断処理の他のフローチャートである。 送信電力の段階的に切り替えるために参照されるテーブルＴＢを示す図である。 本発明の実施の形態に係るテーブルＭＴを説明する図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については統一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜実施の形態＞
（システム構成）
図１はこの発明の実施の形態に係るシステムの構成図である。システムは、コンピュータに相当するＰＬＣ（Programmable logic controller）等の上位機器１００、ＲＦＩＤリーダライタ２００およびメモリを備えたＲＦタグ３００を備える。上位機器１００は、ＬＡＮ（Local Area Network）などの通信媒体（有線または無線）によりＲＦＩＤリーダライタ２００と通信し、ＲＦタグ３００は、無線によりＲＦＩＤリーダライタ２００と通信する。

本実施の形態では、ＲＦＩＤリーダライタ２００の通信は、ＲＦタグ３００との交信を含む。交信では、ＲＦタグ３００のメモリに対する情報の読み書きを行うために、両者間でクエリ等のコマンドおよび応答（データ）を送受信する。

図１のシステムは、例えば、荷物の管理現場や工場の組立ラインなどに備えられる。ＲＦタグ３００は、ライン上を搬送される物品に取り付けられて、種々の情報が書き込まれた記憶媒体を有する。ＲＦＩＤリーダライタ２００は、ＲＦタグ３００との無線通信によって、記憶媒体に情報を非接触で読み書きし、ＲＦタグ３００との通信に関する情報を上位機器１００に送信する。上位機器１００はＲＦＩＤリーダライタ２００から受信した情報を処理する。ユーザは、ＲＦＩＤリーダライタ２００または上位機器１００等からＲＦタグ３００の読み書き結果を確認することができる。

図１のシステムのＲＦタグ３００とＲＦＩＤリーダライタ２００は、一般に、種々の機器が設置された環境に導入されるので、両者の無線通信による交信領域には種々のノイズが混入し、交信エラーが生じるおそれがある。このため、図１のシステムでは、交信状態を診断する交信診断機能が提供されている。

（上位機器１００の構成）
図２は、この発明の実施の形態に従う上位機器１００の概略構成図である。図２を参照して、上位機器１００は、演算処理部であるＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０と、記憶部としてのメモリ１１２およびハードディスク１１４と、時間を計時し計時データをＣＰＵ１１０に出力するタイマ１１３と、入力インターフェイス１１８と、表示コントローラ１２０と、通信インターフェイス１２４と、データリーダ／ライタ１２６とを含む。これらの各部は、バス１２８を介して、互いにデータ通信可能に接続される。

ＣＰＵ１１０は、ハードディスク１１４に格納されたプログラム（コード）を実行することで、各種の演算を実施する。メモリ１１２は、典型的には、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性の記憶装置であり、ハードディスク１１４から読み出されたプログラム・データに加えて、ＲＦＩＤリーダライタ２００から受信したデータ、およびワークデータなどが格納される。

入力インターフェイス１１８は、ＣＰＵ１１０とキーボード１０４、マウス（図示せず）１０３、タッチパネル（図示せず）などの入力装置との間のデータ伝送を仲介する。すなわち、入力インターフェイス１１８は、ユーザが入力装置を操作することで与えられる操作命令を受付ける。

表示コントローラ１２０は、表示装置の典型例であるディスプレイ１０２と接続され、ＣＰＵ１１０における処理の結果などを表示することでユーザに通知する。

通信インターフェイス１２４は、ＬＡＮを介してＣＰＵ１１０とＲＦＩＤリーダライタ２００と間のデータ伝送を仲介する。データリーダ／ライタ１２６は、ＣＰＵ１１０と記録媒体であるメモリカード１０６との間のデータ伝送を仲介する。

また、上位機器１００には、必要に応じて、プリンタなどの他の出力装置が接続されてもよい。

（ＲＦＩＤリーダライタ２００とＲＦタグ３００の構成）
図３は、本発明の実施の形態に係るＲＦＩＤリーダライタ２００の構成図である。図４は、本発明の実施の形態に係るＲＦタグ３００の構成図である。図３と図４を参照して、ＲＦＩＤリーダライタ２００およびその交信対象のＲＦタグ３００の構成を説明する。この実施の形態では、図４のＲＦタグ３００は、電源を内蔵せず、ＲＦＩＤリーダライタ２００からの送信波により生じた誘導起電力によって動作する、いわゆるパッシブタイプのもので、制御部３３１および半導体メモリ３３２を含むタグＩＣ回路３３０および通信部を備える。通信部は、アンテナコイル３１０および共振周波数調整回路３２０（コンデンサ等）を含む。なお、制御部３３１はコンピュータのほか、ＲＦＩＤリーダライタ２００との通信信号を変調または復調するためのモデム回路等も含む。なお、適用されるＲＦタグ３００はパッシブタイプに限定されず、電源を内蔵するタイプであってもよい。

図３を参照してＲＦＩＤリーダライタ２００は、ＲＦタグと交信を含む通信を行うための通信部と、受信電圧／ノイズレベル測定回路２３０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２４１を含む制御部２４０、上位機器１００と通信するための通信モジュールである上位インターフェイス２６０、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性または不揮発性の記憶媒体である記憶部２７０、数値表示器や複数の表示灯（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等を含む表示部２８０、外部ネットワークと通信するための通信インターフェイス２９０、およびインターフェイス２９１を備える。

通信部は、アンテナコイル２１１、送信回路２１０、受信回路２２０、および発振回路２５０を含む。

インターフェイス２９１は、ＣＰＵ２４１と記録媒体であるメモリカード２９２との間のデータ伝送を仲介する。すなわち、メモリカード２９２には、ＲＦＩＤリーダライタ２００で実行されるプログラムなどが格納された状態で流通し、インターフェイス２９１は、メモリカード２９２からプログラムを読み出す。また、インターフェイス２９１は、ＣＰＵ２４１の内部命令に応答して、上位機器１００またはＲＦタグ３００との通信に関する処理結果などをメモリカード２９２へ書き込む。なお、メモリカード２９２は、ＣＦ（Compact Flash）、ＳＤ（Secure Digital）などの汎用的な半導体記憶デバイスや、フレキシブルディスク（Flexible Disk）などの磁気記憶媒体や、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）などの光学記憶媒体等を含む。

制御部２４０はコンピュータに相当する機能を有する。具体的には、ＣＰＵ２４１は、記憶部２７０等のメモリに格納されたプログラムに基づき、上位機器１００との通信処、ＲＦタグ３００との交信処理、および後述する交信診断処理を含む各種のデータ処理を実行する。また、制御部２４０は、ＲＦタグ３００との交信処理に関し発振回路２５０からのパルス信号に基づき、搬送波（キャリア）の元となるパルス信号を出力する。また、ＲＦタグ３００との交信時には、コマンドを表すパルス信号を出力する（以下、この出力信号を「コマンド信号」ともいう）。

記憶部２７０は、各種データ処理のためのプログラムおよびデータを格納する。このデータには、交信診断処理を実施する場合にＣＰＵ２４１により参照（検索）されるテーブルＴＢおよび診断結果を報知（出力）するために参照（検索）されるテーブルＭＴを含む。

送信回路２１０は、ドライブ回路２１８、変調回路２１７、可変の増幅率を有する増幅回路２１６、Ｚ変換回路２１２と２１４、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）回路２１３、および上記の増幅率を変更するための増幅率調整回路２１５を備える。

受信回路２２０は、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）回路２２１、検波回路２２２、増幅回路２２３、および復調回路２２４を備える。

受信電圧／ノイズレベル測定回路２３０は、受信回路２２０の受信信号のレベルをデジタルデータにして取り出すためにピークホールド回路２３１およびＡ／Ｄ（Analog／Digital変換）回路２３２を備える。

（交信動作）
図３と図４に示すＲＦＩＤリーダライタ２００と３００の交信動作において、ＲＦタグ３００はＲＦＩＤリーダライタ２００から情報を読み出す場合、書き込む場合のいずれにおいても、上位機器１００から受信したコマンドをＲＦタグ３００に送信し、ＲＦタグ３００からそのコマンドに対するレスポンス（応答）を受信すると、受信した応答内容を上位機器１００へ送信する。また、交信時には、ＲＦタグ３００は内部電源を持たないことから、アンテナコイル２１１からの送信波によりＲＦタグ３００側のアンテナコイル３１０に誘導起電力を発生させて、ＲＦタグ３００内の制御回路を駆動するようにしている。

交信において、ＲＦＩＤリーダライタ２００の制御部２４０は、発振回路２５０の出力信号をもとに１３．５６ＭＨｚのキャリア信号を発振しながら、適宜、所定ビット数のコマンド信号を出力する。キャリア信号は、ドライブ回路２１８により搬送波に変換された後に、増幅回路２１６で増幅されてＺ変換回路２１４，２１２によるインピーダンスの整合処理およびＬＰＦ回路２１３によるフィルタ処理を経て、アンテナコイル２１１に供給され、アンテナコイル２１１から電磁波として送出される。また変調回路２１７がコマンド信号に基づき搬送波を振幅変調することによって、コマンド信号が搬送波に重畳される。なお、交信周波数は、１３．５６ＭＨｚに限定されない。

上記の動作によりアンテナコイル２１１から搬送波が送出されると、この搬送波により交信領域内のＲＦタグ３００に誘導起電力が生じ、ＲＦタグ３００側の制御部３３１が起動する。この状態下でアンテナコイル２１１からコマンド信号が重畳された搬送波が送信されると、ＲＦタグ３００の制御部３３１は、コマンド信号が表すコマンドを解読して指示された処理を実行した後に、応答データを表すレスポンス（応答信号）を生成し、ＲＦＩＤリーダライタ２００に返信する。

ＲＦＩＤリーダライタ２００の受信回路２２０は、ＲＦタグ３００から返信を受信する。受信信号からＢＰＦ回路２２１によりノイズが除去された後に、検波回路２２２により応答信号が抽出される、抽出された応答信号は、増幅回路２２３で増幅された後に、復調回路２２４によりデジタルデータに変換されて制御部２４０に出力される。ＣＰＵ２４１は復調回路２２４からのをデジタルデータからＲＦタグ３００の応答内容を解読し、この解読データを含む交信結果データを出力する。例えば、上位機器１００に送信し、または記憶部２７０に格納し、または表示部２８０に表示し、またはＬＥＤを点灯などする。

また、増幅回路２２３から出力された受信信号は、受信電圧／ノイズレベル測定回路２３０に出力される。受信電圧／ノイズレベル測定回路２３０では、受信した応答信号はピークホールド回路２３１により検波処理される。具体的には、ピークホールド回路２３１は、応答信号の各振幅のピーク値である電圧レベルの変化を表す信号（包絡線信号）を生成する。Ａ／Ｄ回路２３２は、ピークホールド回路２３１からの包絡線信号をデジタル変換してデータを制御部２４０に出力する。

本実施形態ではＲＦタグ３００に電源を内蔵しないパッシブタグを使用しているため、ＲＦＩＤリーダライタ２００とＲＦタグ３００との間の通信方式は半二重方式であり、アンテナを送信用と受信用とで共用し、送信信号と受信信号を分離している。

（機能構成）
図５は、本発明の実施の形態に係るＲＦＩＤリーダライタ２００の機能構成図である。図５を参照して、ＲＦＩＤリーダライタ２００は、通信部によるＲＦタグ３００との交信に成功した場合に、当該交信を診断するための交信診断部２４２を備える。交信診断部２４２は、ＲＦタグ３００との交信に関する特性を取得するための特性取得部２４３と、取得した特性が示す値と、安定した交信動作を保障するための閾値とを比較する比較部２４７と、比較結果から、この閾値をどの程度上回っているか（または下回っているか）示す交信余裕度を出力部に出力させる出力制御部２４８と、を備える。交信余裕度は、安定した交信動作が可能か否かに関する情報を示す。

特性取得部２４３は、搬送波のみを送出してＲＦＩＤリーダライタ２００周辺のノイズ量を取得するノイズ取得部２４４、受信信号の電力とノイズ量からＳ／Ｎ比を算出することによる取得するＳ／Ｎ比取得部２４５、および受信電圧／ノイズレベル測定回路２３０の出力から受信電力を取得する受信電力取得部２４６を含む。

図５に示す各部は、ＣＰＵ２４１が実行するプログラムにより、またはプログラムと回路の組合わせにより実現される。

（交信診断処理）
交信診断部２４２が実施する交信診断処理について説明する。本実施の形態では、交信に関する特性値であるノイズ量、Ｓ／Ｎ比、受信電力および送信電力をもとに以下の診断機能を有する。これら特性値は交信性能に影響し得るパラメータでもあるが、診断に用いる特性値の種類はこれらに限定されない。

＜ノイズ診断＞
ＲＦＩＤリーダライタ２００、ＲＦタグ３００およびＲＦタグ３００周辺に発生するノイズ（スイッチング電源やモーター、インバーター、他のＲＦＩＤリーダライタが発振する電波など）量が、予め定めた閾値に対してどの程度存在するかを判定する。

＜Ｓ／Ｎ比診断＞
ＲＦタグ３００がＲＦＩＤリーダライタ２００へ返信する電波（電力）量に対するノイズ量が、予め定めた閾値に対してどの程度あるかを判定する。

＜受信電力診断＞
ＲＦタグ３００がＲＦＩＤリーダライタ２００へ返信する電波（電力）が、予め定めた閾値をもとにＲＦＩＤリーダライタ２００にどの程度到達しているかを判定する。

＜送信電力診断＞
ＲＦＩＤリーダライタ２００が送信する電波（電力）が、どの程度ＲＦタグ３００に到達しているかを判定する。

（概略処理フロー）
図６は、本発明の実施の形態に係る交信診断処理のフローチャートである。ここでは、ＲＦタグ３００はＲＦＩＤリーダライタ２００と通常交信が可能な距離に位置すると想定する。図６を参照して、まず、ＲＦＩＤリーダライタ２００がＲＦタグ３００に対してコマンドを送信し、ＲＦタグ３００から応答信号を受信するための通常交信処理が実施される（ステップＴ１）。

ＲＦＩＤリーダライタ２００の制御部２４０（より特定的にはＣＰＵ２４１）は、受信した応答信号に基づき通常交信処理による交信が失敗したか否かを判定する（ステップＴ３）。例えば、応答信号をＡ／Ｄ変換して得られたデータに含まれた誤り検出符号であるＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）の値からデータの不完全性（データ誤り）検出を実施する。

検出結果に基づき“交信失敗”と判定されると（ステップＴ３で“交信失敗”）、“異常終了”が出力される（ステップＴ４）。一方、チェック結果に基づき“交信成功”と判定されると（ステップＴ３で“交信成功”）、以下の交信診断部による診断処理が実施される。なお、交信成功／失敗の判定は、ＣＲＣを用いる方法に限定されず、応答信号を受信できない（タイムアウト）、またはエラーレスポンスに基づき判定してもよい。

診断処理では、まず、制御部２４０は、通常交信処理でノイズ取得部２４４が取得したノイズ量に基づき後述するノイズ診断処理（ステップＴ５）を実施する。診断結果、 “ＮＧ”と判定すると（ステップＴ７で“診断ＮＧ”）“正常終了（注意）”を出力するが“ＯＫ”と判定すると（ステップＴ７で“診断ＯＫ”）、Ｓ／Ｎ比取得部２４５が取得したＳ／Ｎ比から後述するＳ／Ｎ比診断処理を実施する（ステップＴ９）。診断結果、“ＮＧ”と判定すると（“ステップＴ１１で“診断ＮＧ”）、“正常終了（注意）”を出力するが、“ＯＫ”と判定すると（ステップＴ１１で“診断ＯＫ”）、受信電力取得部２４６が取得した受信電力から後述する受信電力診断処理を実施する（ステップＴ１３）。診断結果、“ＮＧ”と判定すると（ステップＴ１５で“診断ＮＧ”）、“正常終了（注意）”を出力し、“ＯＫ”と判定すると（ステップＴ１５で“診断ＯＫ”）、送信電力取得部が取得した送信電力から後述する送信電力診断処理（ステップＴ１７）を実施する。診断結果、“ＮＧ”と判定すると（ステップＴ１９で“診断ＮＧ”）、“正常終了（注意）”を出力するが、“ＯＫ”と判定すると（ステップＴ１９で“診断ＯＫ”）、“正常終了”を出力する。

なお、上記の診断結果（正常終了（注意）、正常終了）は交信余裕度を示す。ここでは、正常終了（注意）は正常終了よりも交信余裕度が低いことを表す。出力としては、出力制御部２４８による上位機器１００への送信、または記憶部２７０への格納、または表示部２８０への表示（ＬＥＤ点灯）等により実施される。ＬＥＤによる場合は、例えば、異常終了は“赤色”で点灯／点滅、正常終了（注意）は“黄色”で点灯/点滅し、正常終了は“緑色”で点灯／点滅させる。したがって、ユーザは、上位機器１００のディスプレイ１０２の表示により、または表示部２０の表示により、またはＬＥＤ点灯により、または記憶部２７０のデータ読み出しにより、診断された交信余裕度を確認することができる。

（通常交信処理）
図７は、本発明の実施の形態に係る通常交信処理（ステップＴ１）を説明するための図である。図７では、縦軸に予め定めた最大電力で発振が実施された場合の送信信号の電波のレベルがとられ、横軸に経過時間がとられている。図７を参照して、まず、制御部２４０は、発振回路２５０を制御し、送信回路２１０からコマンドなどの送信データ信号が重畳されていないキャリア信号のみを送信するときに、ノイズ量を測定する（ステップＳ１）。

具体的には、ノイズ取得部２４４は、受信電圧／ノイズレベル測定回路２３０により受信信号から抽出された信号のレベルからノイズ量（電圧）を測定する。このとき、搬送波は常時出力されており、ＲＦタグ３００と交信を行っていない場合の受信信号のレベル変化は、周辺のノイズを反映したものとなる。受信電圧／ノイズレベル測定回路２３０は受信信号が高い方にシフトしたときのレベルを抽出するようなピークホールドの動作することにより、ノイズの大きさを反映したレベル（これを、「ノイズレベル」ともいう）を検出する。検出されたノイズレベルをサンプリングする処理を複数回実行し、これらのサンプリング値の平均値を算出し、記憶部２７０に格納する。算出された平均値はノイズ量を示す。

このようにＲＦタグ３００と交信に先だってノイズ量が測定されると、制御部２４０は、ＲＦタグ３００へコマンド信号を送信するように送信回路２１０を制御する（ステップＳ３）。

制御部２４０は、ＲＦタグ３００からコマンド信号に対する応答信号を受信し（ステップＳ５）、受信電力取得部２４６は受信電力を測定する（ステップＳ７）具体的には、受信電圧／ノイズレベル測定回路２３０からの入力信号が示す電圧値を用いて受信電力を計測する。ＲＦタグ３００側のインピーダンスの変化により生じた受信信号の振幅の大きな部分のピーク電圧の平均値を算出し、記憶部２７０に格納する。ここでは、算出された電圧平均値は受信電力を示す。受信電力が測定されると通常交信処理は終了する。

（ノイズ診断処理）
図８は、本発明の実施の形態に係るノイズ診断処理のフローチャートである。ノイズ診断処理が開始されると、交信診断部２４２は、測定されているノイズ量と予め定め閾値とを比較し、（測定ノイズ量≧閾値）の条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ９）。条件式から閾値未満であると判定すると（ステップＳ９で“ノイズレベル閾値未満”）、“診断ＯＫ（ノイズ正常）”と出力する（ステップＳ１１）が、条件式から閾値以上であると判定すると（ステップＳ９で“ノイズレベル閾値以上”）、“診断ＮＧ（ノイズ過多）”と出力する（ステップＳ１３）。

図９は、本発明の実施の形態に係るノイズ診断処理を説明するためのグラフである。グラフは実験による取得されて、縦軸に受信信号（受信電圧：単位Ｖ）がとられ、横軸にＲＦＩＤリーダライタ２００とＲＦタグ３００の間の距離である交信距離がとられている。図示されるように、交信距離が大きくなるほど、ＲＦタグ３００からの受信信号が示す受信電圧Ｌ１は低下する。本実施の形態では、ステップＴ３において交信成功と判定される最大ノイズレベル値Ｖ０を設定した場合に、値Ｖ０から予め定めたマージン（余裕）を持たせたノイズレベル閾値ＴＨ１を設定する。したがって、受信電圧が閾値ＴＨ１〜最大ノイズレベルＶ０の範囲に該当すると判定されたとき（ステップＳ９で“ノイズレベル閾値以上”）、“診断ＮＧ（ノイズ過多）”と出力され、閾値ＴＨ１未満に該当すると判定されたとき、“診断ＯＫ”と出力される。

したがって、“診断ＯＫ”と出力された場合には周辺ノイズ量に関して交信余裕度は高い旨を出力することができる。また、例えばノイズが多い使用環境によって“診断ＮＧ（ノイズ過多）”と出力された場合には、交信は成功するけれども、交信余裕度は低い旨を出力することができる。

（Ｓ／Ｎ比診断処理）
図１０は、本発明の実施の形態に係るＳ／Ｎ比（Signal-to-Noise ratio）診断処理のフローチャートである。ここで、“Ｓ”はステップＳ７で測定した受信信号（受信電圧）を示し、“Ｎ”はステップＳ１で測定した周囲のノイズ量（電圧）を示す。

処理が開始されると、Ｓ／Ｎ比取得部２４５は、測定値に基づきＳ／Ｎ比を算出する。交信診断部２４２は、算出したＳ／Ｎ比の値と、予め定めた閾値とを比較し、（Ｓ／Ｎ比≧閾値）の条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ１５）。条件が成立すると判定すると（Ｓ１５で“Ｓ／Ｎ比閾値以上”）、“診断ＯＫ（Ｓ／Ｎ比正常）”を出力する（ステップＳ１７）。一方、当該条件が成立しないと判定すると（Ｓ１５で“Ｓ／Ｎ比閾値未満”）、“診断ＮＧ（Ｓ／Ｎ比不足）”を出力する（ステップＳ１９）。

図１１は、本発明の実施の形態に係るＳ／Ｎ比診断処理を説明するためのグラフである。グラフは実験により取得されて、縦軸にＲＦタグ３００からの受信信号の電圧がとられ、横軸に交信距離がとられている。ＲＦタグ３００からの受信信号が示す受信電圧Ｌ３のグラフと、Ｓ／Ｎ比不足となるノイズレベルの変化を示すグラフＬ４が示される。図１１では、最大ノイズレベル値Ｖ０から予め定めたマージンを示すノイズ量から算出される領域Ｅ２をステップＳ１５の閾値として用いる。したがって、領域Ｅ２未満のＳ／Ｎ比を示す領域Ｅ１に該当するＳ／Ｎ比が測定される場合には、ステップＳＳ１９で“診断ＯＫ（Ｓ／Ｎ比正常）”と出力され、領域Ｅ２に該当するＳ／Ｎ比が測定される場合には、“診断ＮＧ（Ｓ／Ｎ比不足）”と出力される。

したがって、“診断ＯＫ”と出力された場合にはＳ／Ｎ比に関して交信余裕度は高い旨を出力することができる。また、例えばノイズ量の多い使用環境に起因して“診断ＮＧ（Ｓ／Ｎ比不足）”と出力された場合には、交信は成功するけれども交信余裕度は低い旨を出力することができる。

（受信電力診断処理）
図１２は、本発明の実施の形態に係る受信電力診断処理のフローチャートである。受信電力診断処理が開始されると、交信診断部２４２は、ステップＳ５の受信時に取得した受信電力と予め定め閾値とを比較し、（受信電力≧閾値）の条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ２１）。条件式から閾値以上であると判定すると（ステップＳ２１で“受信電力閾値以上”）、“診断ＯＫ（受信電力正常）”と出力する（ステップＳ２３）が、条件式から閾値未満であると判定すると（ステップＳ２１で“ノイズレベル閾値未満”）、“診断ＮＧ（受信電力不足）”と出力する（ステップＳ２５）。

図１３は、本発明の実施の形態に係る受信電力診断処理を説明するためのグラフである。縦軸にＲＦタグ３００からの受信信号による受信電力がとられ、横軸に交信距離がとられる。また、実験により取得された受信電力のグラフＬ５が示される。受信電力を判定するための予め定めた閾値ＴＨ２を設定した場合、例えば交信距離が長くなって受信電力が閾値ＴＨ２未満となる場合、ステップＳ２１で“受信電力閾値ＴＨ２未満”と判定されて、制御部２４０は“診断ＮＧ（受信電力不足）”と出力され、交信距離が短くステップＳ２１で“受信電力閾値ＴＨ２以上”と判定される場合には、制御部２４０は“診断ＯＫ（受信電力正常）”と出力される。

したがって、“診断ＯＫ”と出力された場合には受信電力に関して交信余裕度は高い旨を出力することができる。また、“診断ＮＧ（受信電力不足）”と出力された場合には、交信は成功するけれども、受信電力に関しては、交信余裕度は低い旨を出力することができる。

上述した各診断処理の閾値は実験等により取得した値であって、記憶部２７０に予め格納されている。また、この閾値は設定を変更することができる。

また、上記の診断処理では“正常”と“注意”の２段階の判定であったが、閾値を複数個設けて、３段階以上の判定を実施するようにしてもよい。

（送信電力診断処理）
上述の各診断処理では、交信信号、とりわけ受信信号から取得した特性値（ノイズ量、Ｓ／Ｎ比、受信電力）から、予め定めた基準（上述の各閾値）に基づき交信の余裕度を判定した。これに対し、送信電力診断処理では、当該基準は、予め定めた送信電力で送信したときにＲＦタグ３００からの応答信号の受信に成功するか否かを示す。

図１４は、本発明の実施の形態に係る送信電力診断処理のフローチャートである。通常交信時（ステップＳ３）は、送信電力は“最大”と設定されているが、送信電力診断処理が開始されると、交信診断部２４２は、ＲＦＩＤリーダライタ２００が安定して交信できると判断可能な微弱送信電力を示す“最小”に変更してキャリア信号を送信する（ステップＳ２７）。その後、ＲＦタグ３００にデータ送信し交信する（ステップＳ２９）。制御部２４０は、ＲＦタグ３００からの応答信号（エラー信号を含む）を受信できたときは ステップＳ３１で“交信成功”と判定し、“診断ＯＫ（送信電力正常）”と出力する（ステップＳ３３）。一方、応答信号を受信できないときは ステップＳ３１で“交信失敗”と判定し、“診断ＮＧ（送信電力不足）”と出力する（ステップＳ３５）。

図１５は、本発明の実施の形態に係る送信電力と交信距離の関係が模式的に示される。図１５では、ＲＦＩＤリーダライタ２００（より特定的にはアンテナコイル２１１）から電波が放射される方向にＲＦタグ３００が位置する場合を示す。微弱送信電力である最小で交信する場合には、領域Ｅ３内にＲＦタグ３００が位置する場合には交信成功と判定される。送信電力最大で交信する場合には、領域Ｅ３を含む領域Ｅ４内に位置するＲＦタグ３００とは交信成功と判定されるが、微弱送信電力である最小〜電力最大までの領域Ｅ５にＲＦタグ３００が位置する場合には、送信電力診断処理において“診断ＮＧ（送信電力不足）”と判定される。

したがって、“診断ＯＫ”と出力された場合には送信電力に関して交信余裕度は高い旨を出力することができる。また“診断ＮＧ（送信電力不足）”と出力された場合には、交信は成功するけれども、送信電力に関しては、交信余裕度が低い旨を出力することができる。

（送信電力診断処理の変形例）
上述した送信電力診断処理の変形例を図１６と図１７を参照して説明する。上述した送信電力診断処理では、発振のための電源電圧を調整して送信電力を最小と最大の２段階に分けて診断したが、変形例では、より詳細に診断するために３段階以上に区分して診断する。

図１６は、本発明の実施の形態に係る送信電力診断処理の他のフローチャートである。図１７は、送信電力の段階的に切り替えるために参照されるテーブルＴＢを示す図である。テーブルＴＢは記憶部２７０に予め格納されて、送信電力を最小（Ｎ）〜最大（Ｎ＋９）までの１０段階に区分したデータが登録されている。

図１６を参照して、まず、交信診断部２４２は、テーブルＴＢを検索して送信電力を“最小（Ｎ）”に変更しキャリア信号の発振を開始し（ステップＳ３７）、ＲＦタグ３００と交信する（ステップＳ３９）。

ＲＦタグ３００からの応答信号に基づき交信成功／失敗を判定する（ステップＳ４１）。交信に“失敗”と判定すると（ステップＳ４１で“交信失敗”）、ステップＳ４５に移行するが、“成功”と判定すると（ステップＳ４１で“交信成功”）、“診断ＯＫ（送信電力正常）”を出力する（ステップＳ４３）。

ステップＳ４５では、交信診断部２４２はテーブルＴＢの次位に登録されたデータ“Ｎ＋１”を読み出し、読み出した値が示す大きさ送信電力に切換えて発振する（ステップＳ４５）。切換後の送信電力に基づき、ＲＦタグ３００とデータを交信する（ステップＳ４７）。切換後の送信電力に基づく交信において受信する応答信号に基づき交信成功／失敗を判定する（ステップＳ４９）。交信に“失敗”と判定すると（ステップＳ４９で“交信失敗”）、ステップＳ４５に戻る。

ステップＳ４５では、交信診断部２４２はテーブルＴＢの次位に登録されたデータ“Ｎ＋２”を読み出し、読み出した値が示す大きさの送信電力に切換えて発振する（ステップＳ４５）。以降、ステップＳ４７とＳ４９の処理が前述と同様に実行される。このように、“交信失敗”と判定される間は、テーブルＴＢから読み出す次位のデータが示す送信電力に切り換えて、すなわち送信電力が徐々に大きくなるように切り替えながら交信が実施されて、交信成功と判定される送信電力を検出することができる。なお、ここでは説明を簡単にするためにテーブルＴＢのいずれかの値で交信成功と判定されると想定している。

“成功”と判定すると（ステップＳ４９で“交信成功”）、“診断ＮＧ（送信電力不足）”を出力するとともに、交信成功に必要な最小電力（すなわち、直前にテーブルＴＢから読み出した最小電力）のデータを記憶部２７０に格納する（ステップＳ５１）。したがって、ステップＳ４５，Ｓ４７およびＳ４９の処理が実行されることで、“交信成功”と判定される最小の送信電力値を示すデータを検出して、記憶することができる。

図１７のテーブルＴＢには送信電力を１０段階で区分したデータを登録したが、区分数は１０段階に限定されない。変形例では、区分数が１０個と比較的に少ないことから制御部２４０はテーブルＴＢを逐次探索方式で検索しているが、２分探索方式を採用してもよい。区分数が多い場合には、２分探索方式を採用することで逐次探索方式に比べて“交信成功”と判定される最小電力（Ｎの値）に速やかに辿り着くことが可能となる。

（出力情報の例示）
図１８は、本発明の実施の形態に係るテーブルＭＴを説明する図である。テーブルＭＴは、上述した交信診断処理の結果である通知事項ＭＴＡと、各通知事項に対応したメッセージ内容ＭＴＢとが予め登録される。メッセージ内容ＭＴＢは、診断結果の詳細と、診断により“注意”と出力された場合における、交信余裕度を高めて安定交信動作を可能にするための対処事項を示すガイダンス情報を含む。対処事項としては、交信距離の調整、ノイズ源の除去等を含む。

図１８では、通知事項ＭＴＡは、送信電力不足（ステップＳ３５、Ｓ５１）、受信電力不足（ステップＳ２５）、Ｓ／Ｎ比不足（ステップＳ１９）、ノイズ過多（ステップＳ１３）が含まれる。制御部２４０のＣＰＵ２４１は、これらステップにおいて、該当する診断結果に基づきテーブルＭＴを検索し、対応する通知事項ＭＴＡに対応して登録されているメッセージ内容ＭＴＢを読み出し出力する。出力態様としては、上位機器１００への送信、または記憶部２７０への格納、または表示部２８０への表示等により実施される。したがって、ユーザは、上位機器１００のディスプレイ１０２の表示により、または表示部２０の表示により、または記憶部２７０のデータ読み出しにより、交信診断結果を表すメッセージ内容ＭＴＢを確認することができる。

変形例として、上位機器１００のメモリ１１２にテーブルＭＴを格納しておき、ＣＰＵ１１０がＲＦＩＤリーダライタ２００から受信した診断結果に基づきテーブルＭＴを検索して、上述のメッセージを、ディスプレイ１０２に表示するようにしてもよい。

（交信診断機能の有効化／無効化）
上述した診断処理の各フローチャートはプログラムとして予め記憶部２７０に格納されており、ＣＰＵ２４１が記憶部２７０から当該プログラムを読み出し実行することにより交信診断処理が実現される。本実施の形態では当該プログラムの実行の許可／禁止を切替えることができる。具体的には、ＲＦＩＤリーダライタ２００は、上位機器１００から受信した命令に基づき、許可命令を受信する時は当該プログラムを実行し（有効化設定）、禁止命令を受信する時は当該プログラムを実行しない（無効化設定）。

「交信診断機能」が無効化設定されたＲＦＩＤリーダライタ２００は、上位機器１００からＲＦタグ３００と交信する命令を受け付けると、（一般的な）ＲＦＩＤ無線交信処理を行い、応答信号に基づく正常／異常のレスポンスを上位機器１００へ返す。また正常／異常を動作表示灯（ＬＥＤ）による報知する。

具体的には、正常時は、交信処理が正常に完了した旨を示すコード（正常コード）を上位機器１００へ返す。また、上位機器１００から受け付けた命令が「読み取り命令」であった場合は、ＲＦタグ３００から読み取ったデータも併せて上位機器１００へ返す。動作表示灯へは、“正常”を示す色（緑色等）を点灯させる。異常時は、異常内容を判断し、その異常コード（ＲＦタグ３００不在エラー、交信エラー等）を上位機器１００へ返す。動作表示灯へは、“異常”を示す色（赤色等）を点灯させる。

「交信診断機能」が有効化設定されたＲＦＩＤリーダライタ２００は、上位機器１００からＲＦタグ３００と交信する命令を受け付けると、（一般的な）ＲＦＩＤ無線交信処理に加えて、上述した「交信診断」処理を同時に実行する。そして、その結果を正常／注意／異常のいずれかで表現したレスポンスを上位機器１００へ返す。また正常／注意／異常を表示部２８０の動作表示灯（ＬＥＤ）の点灯により報知する。

具体的には、正常時は、交信処理が正常に完了した旨を示すコード（正常コード）を上位機器１００へ返す。また、上位機器１００から受け付けた命令が「読み取り命令」であった場合は、ＲＦタグ３００から読み取ったデータも併せて上位機器１００へ返す。動作表示灯へは、“正常”を示す色（緑色等）を点灯させる。

注意時は、交信処理は正常に完了したものの、「交信余裕度」が低下している旨を示すコード（注意コード）を上位機器１００へ返す。また、上位機器１００から受け付けた命令が「読み取り命令」であった場合は、ＲＦタグ３００から読み取ったデータも併せて上位機器１００へ返す。動作表示灯へは、“注意”を示す色（黄色等）を点灯させる。

また、異常時は、異常内容を示す診断結果を示す異常コード（テーブルＭＴの通知事項ＭＴＡ、ＲＦタグ３００不在エラー、交信エラー等）と対応のメッセージ内容ＭＴＢを上位機器１００へ返す。動作表示灯へは、“異常”を示す色（赤色等）を点灯させる。

（交信診断処理の順番）
図６のフローチャートによれば、ノイズ診断、Ｓ／Ｎ比診断、受信電力診断、および送信電力診断の順番に実施されたが、実施する順はこれに限定されず、可変であってよい。ユーザは、上位機器１００を操作して順番設定の命令をＲＦＩＤリーダライタ２００に送信すると、ＣＰＵ２４１は受信命令に基づき各診断の実行順番を変更する。また、図６に示す診断処理の全てを実行し、その実行結果（各診断処理の診断結果）を取得して、出力するようにしてもよい。ユーザは、上位機器１００を操作して全ての種類の診断処理が実行されるような命令をＲＦＩＤリーダライタ２００に送信することもでき、また、選択指定した１種類以上の診断処理が実行されるような命令をＲＦＩＤリーダライタ２００に送信することもできる。ＣＰＵ２４１は、上位機器１００から受信した命令に基づき、全ての診断処理、または選択指定された１種類以上の診断処理を実行する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００ 上位機器、２００ ＲＦＩＤリーダライタ、３００ ＲＦタグ、２０，２８０ 表示部、２１０ 送信回路、２１１，３１０ アンテナコイル、２４０，３３１ 制御部、２４２ 交信診断部、２４３ 特性取得部、２４４ ノイズ取得部、２４５ Ｓ／Ｎ比取得部、２４６ 受信電力取得部、２４７ 比較部、２４８ 出力制御部。

Claims (10)

1. ＲＦタグと交信する通信手段と、
   交信に成功した場合に、当該交信を診断するための交信診断手段と、備え、
   前記交信診断手段は、
   前記ＲＦタグとの交信信号から、交信信号に関する特性を取得するための特性取得手段と、
   取得した特性値から、予め定めた基準に基づき交信の余裕度を判定する手段と、
   判定の結果から、交信の余裕度に関する情報を出力部に出力させる出力制御手段と、を備える、ＲＦＩＤリーダライタ。
2. 前記判定する手段は、
   取得した特性値と、予め定めた閾値とを比較する比較手段を含み、
   前記出力制御手段は、
   比較結果から、交信の余裕度に関する情報を出力部に出力させる、請求項１に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
3. 前記特性は、ＲＦＩＤリーダライタ周辺に発生しているノイズ量を含み、
   前記特性取得手段は、
   前記ＲＦＩＤリーダライタの周辺に発生しているノイズ量を取得するノイズ取得手段と、
   受信信号から受信電力を取得する受信電力測定手段を含む、請求項１または２に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
4. 前記特性は、受信信号のＳ／Ｎ比を含み、
   前記特性取得手段は、
   前記受信信号の電力とノイズ量から前記Ｓ／Ｎ比を算出するＳ／Ｎ比取得手段を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
5. 前記特性は、予め定めたレベルの送信電力を示す場合の応答信号の受信を示し、
   前記予め定めた基準は、受信に成功するか否かを示し、
   前記判定する手段は、予め定めたレベルの送信電力を示す場合の応答信号の受信に成功するか否かに基づき、前記交信の余裕度を判定する、請求項１から４のいずれか１項に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
6. 前記予め定めたレベルの送信電力は、前記ＲＦＩＤリーダライタが安定して交信できると判断可能な微弱送信電力を示す、請求項５に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
7. 前記予め定めたレベルの送信電力は、前記ＲＦＩＤリーダライタが安定して交信できると判断可能な微弱送信電力から最大電力までを複数に区分したときの各区分に相当するレベルを示す、請求項５に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
8. 前記出力部に出力される情報は、
   前記特性に基づく通知と、交信の余裕度を高くするための対処事項とを含む、請求項１から７のいずれか１項に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
9. 前記交信診断手段による診断機能を有効化または無効化する手段を、さらに備える、請求項１から８のいずれか１項に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
10. ＲＦタグとの交信を診断処理するコンピュータで実行される診断処理プログラムであって、
    前記診断処理プログラムは、前記コンピュータを、
    交信に成功した場合に、前記ＲＦタグとの交信信号から、交信に関する特性を取得するための特性取得手段と、
    取得した特性値から、予め定めた基準に基づき交信の余裕度を判定する手段と、
    判定の結果から、交信の余裕度に関する情報を出力部に出力させる出力制御手段と、して機能させる、診断処理プログラム。

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