JP2022127763A - Rfid tag reader/writer, communication method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、RFIDタグリーダライタ、通信方法およびプログラムに係わる。 The present invention relates to an RFID tag reader/writer, communication method and program.
近年、無線装置としてRFID(Radio Frequency Identifier)を用いたRFIDタグリーダライタが用いられている。従来のRFIDタグリーダライタは、送信回路において生成された送信信号を、アンテナから空中へ放射する。そして、RFIDタグリーダライタは、放射した信号に応答してタグから返信された応答信号をアンテナで受信し、受信回路で増幅し、復調してタグの応答を受信している。 In recent years, an RFID tag reader/writer using an RFID (Radio Frequency Identifier) has been used as a wireless device. A conventional RFID tag reader/writer radiates a transmission signal generated in a transmission circuit into the air from an antenna. Then, the RFID tag reader/writer receives a response signal returned from the tag in response to the radiated signal with the antenna, amplifies and demodulates with the receiving circuit, and receives the response of the tag.
RFIDタグリーダライタとRFタグとの通信速度は、上位装置から決定された設定に基づいて決定される。
このようなRFIDタグリーダライタとして、RFIDタグリーダライタ周辺に発生しているノイズ量を取得し、取得したノイズ量に基づき算出したS/N比をもとに診断することができる技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
The communication speed between the RFID tag reader/writer and the RF tag is determined based on settings determined by the host device.
As such an RFID tag reader/writer, a technology has been proposed that can acquire the amount of noise generated around the RFID tag reader/writer and make a diagnosis based on the S/N ratio calculated based on the acquired amount of noise. (See
しかしながら、従来のRFIDタグリーダライタでは、上位装置側で決定された通信速度でRFタグとの通信を行う場合には、他のRFIDタグリーダライタから発生される信号の反射、干渉、ノイズ等の影響により早い通信速度で通信すると、通信エラーが多発する可能性がある。一方で、ノイズ等の影響によっては、上位装置側で決定された通信速度よりも速い速度で通信を行うことができる場合もある。 However, with the conventional RFID tag reader/writer, when communicating with the RF tag at the communication speed determined by the upper device side, due to the influence of signal reflection, interference, noise, etc. generated from other RFID tag reader/writers, If communication is performed at a high communication speed, communication errors may occur frequently. On the other hand, depending on the influence of noise or the like, there are cases where communication can be performed at a speed faster than the communication speed determined by the host device.
本発明の1つの側面に係わる目的は、通信品質に応じて最適な通信速度でRFタグとの通信を行うことができるRFIDタグリーダライタを提供することである。 An object of one aspect of the present invention is to provide an RFID tag reader/writer capable of communicating with an RF tag at an optimum communication speed according to communication quality.
本発明の1つの態様のRFIDタグリーダライタは、RFタグと通信を行うRFIDタグリーダライタであって、前記RFIDタグリーダライタは、外部から受信した信号に基づいてノイズ量を推定するノイズ量推定部と、前記ノイズ量推定部が推定した前記ノイズ量に基づいて前記RFタグとの通信品質を推定する通信品質推定部と、前記通信品質推定部により推定された前記通信品質に基づき、前記RFタグとの通信速度を決定する通信速度決定部と、を備えることを特徴とする。 An RFID tag reader/writer according to one aspect of the present invention is an RFID tag reader/writer that communicates with an RF tag, wherein the RFID tag reader/writer includes a noise amount estimator that estimates a noise amount based on a signal received from the outside, A communication quality estimation unit for estimating the communication quality with the RF tag based on the noise amount estimated by the noise amount estimation unit, and the RF tag based on the communication quality estimated by the communication quality estimation unit and a communication speed determining unit that determines a communication speed.
本発明の1つの態様の通信方法は、RFタグと通信を行うRFIDタグリーダライタで実行される通信方法であって、前記RFIDタグリーダライタが外部から受信した信号に基づいてノイズ量を推定し、前記ノイズ量に基づいて前記RFタグとの通信品質を推定し、前記推定された前記通信品質に基づき、前記RFタグとの通信速度を決定することを特徴とする。 A communication method according to one aspect of the present invention is a communication method executed by an RFID tag reader/writer that communicates with an RF tag, wherein the RFID tag reader/writer estimates an amount of noise based on a signal received from the outside, The communication quality with the RF tag is estimated based on the amount of noise, and the communication speed with the RF tag is determined based on the estimated communication quality.
本発明の1つの態様のプログラムは、RFタグと通信を行うRFIDタグリーダライタのコンピュータに実行させるプログラムにおいて、前記RFIDタグリーダライタが外部から受信した信号に基づいてノイズ量を推定する処理と、前記ノイズ量に基づいて前記RFタグとの通信品質を推定する処理と、前記推定された前記通信品質に基づき、前記RFタグとの通信速度を決定する処理と、を行うことを特徴とする。 A program according to one aspect of the present invention is a program to be executed by a computer of an RFID tag reader/writer that communicates with an RF tag, in which a process of estimating an amount of noise based on a signal received by the RFID tag reader/writer from the outside; A process of estimating communication quality with the RF tag based on the quantity and a process of determining a communication speed with the RF tag based on the estimated communication quality are performed.
上述の態様によれば、通信品質に応じて最適な通信速度でRFタグとの通信を行うことができる。 According to the above aspect, it is possible to communicate with the RF tag at the optimum communication speed according to the communication quality.
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態のRFIDタグリーダライタシステム1の一例を示す図である。RFIDタグリーダライタシステム1は、RFIDタグリーダライタ10と、複数のRFタグ100により構成されている。RFタグ100は、例えば、商品に貼付されて使用される。RFタグ100は、識別・管理の対象の物品に貼付される識別タグであり、図示しないアンテナを含んでいる。アンテナは、RFIDタグリーダライタ10から送信される送信信号の周波数に整合するように形成され、例えば、アルミ箔によるアンテナパターンで作られた、ダイポールアンテナ等である。RFタグ100は、RFIDタグリーダライタ10から送信される送信信号を受け、バックスキャッタ方式にてRFIDタグリーダライタ10へ応答信号を返送する。そして、RFIDタグリーダライタ10は、RFタグ100からの応答信号を受信し、復調することで、RFタグ100との間で情報の通信が行われる。第1の実施形態に係るRFIDタグリーダライタ10は、例えば、PC(Personal Computer)300からの指示に基づいて、RFタグ100の読取動作等を行う。PC300は、RFIDタグリーダライタ10の上位装置の一例である。
<First embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing an example of an RFID tag reader/
図2は、第1の実施形態のRFIDタグリーダライタ10の一例を示す回路図である。
RFIDタグリーダライタ10は、全体を制御するCPU(Central Processing Unit)20、記憶部21、送信回路30、局部発信部40、アンテナ50、および受信回路60を有している。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the RFID tag reader/
The RFID tag reader/
CPU20は、RFIDタグリーダライタ10全体の制御を行う。この場合、CPU20はコンピュータとして機能する。CPU20は、記憶部21に記憶されたプログラムに基づいて、以下に説明する各種制御や後述の通信処理を行う。CPU20は、制御部の一例である。記憶部21は、CPU20による処理に必要な各種データ、CPU20に実行させるプログラム、アプリケーションプログラム等が格納される。RFIDタグリーダライタ10は、コンピュータの機能を備えており、通信処理プログラムにしたがって後述する通信処理を実行する。RFIDタグリーダライタ10は、例えば、PC300との通信を行う通信回路等、図2に示していない回路構成を備えていてもよい。なお、アンテナ50は、RFIDタグリーダライタ10の一部を構成する回路としているがこの限りではなく、RFIDタグリーダライタ10とは異なる別の回路構成としてもよい。
The
RFIDタグリーダライタ10は、PC300から読取コマンド発行の指示を受けると、CPU20がそのコマンドを解析し、送信回路30に読取コマンド発行の指令である送信信号を出力する。また、CPU20は、通信処理時に所定の試験パターン信号を送信回路30へ送信する。試験パターン信号は、任意の矩形波(方形波)の信号、タグの応答信号を模した信号、既知のパターンの信号等を採用することができる。試験パターン信号は、試験信号の一例である。
When the RFID tag reader/
局部発信部40は、所定の発振周波数の局発信号を出力する。
送信回路30は、DAC(Digital to analog converter:デジタルアナログ変換回路)31、送信ベースバンド処理回路32、送信フィルタ33、送信ミキサ34、送信アンプ35を有する。送信回路30は、図2に示していない回路構成を備えていてもよい。以下、送信回路30内の回路構成を「送信系」と呼ぶこともある。
The
The
DAC31は、CPU20で生成されたデジタルの送信信号をアナログ信号に変換して送信ベースバンド処理回路32へ出力する。
The
送信ベースバンド処理回路32は、DAC31から出力された送信信号から不要な周波数成分を除去する処理等の波形整形処理を行う。
The transmission
送信フィルタ33は、送信ベースバンド処理回路32によって波形整形された送信信号に対して、不要な周波数成分をフィルタリングする。
The
送信ミキサ34は、送信フィルタ33によってフィルタリングされた送信信号に対して局部発信部40から出力される局発信号を掛け合わせる。この結果、送信信号は局部発信部40から出力される局発信号の周波数にアップコンバートされる。
The
送信アンプ35は、アップコンバートされた送信信号を所定の送信電力に増幅してアンテナ50へ出力する。
The
受信回路60は、受信アンプ61、受信ミキサ62、受信フィルタ63、受信ベースバンド処理回路64、ADC65、ノイズ量推定部66を有する。受信回路60は、図2に示していない回路構成を備えていてもよい。以下、受信回路60内の回路構成を「受信系」と呼ぶこともある。
The
受信アンプ61は、アンテナ50が受信した受信信号を受信電力に増幅して受信ミキサ62へ出力する。
The
受信ミキサ62は、受信アンプ61によって増幅された受信信号に対して局部発信部40から出力される局発信号を掛け合わせる。この結果、受信信号は局部発信部40から出力される局発信号の周波数にダウンコンバートされる。
The receiving
受信ミキサ62で掛け合わせる局発信号は、送信ミキサ34で掛け合わせる局発信号と同一の周波数帯である。第1の実施形態において、受信ミキサ62および送信ミキサ34で掛け合わせる周波数帯は「920MHz帯」であるがこれに限られるものではない。例えば、「2.4GHz帯」、「13.56MHz帯」等であってもよい。
The local oscillator signal multiplied by the
受信フィルタ63は、受信ミキサ62でダウンコンバートされた信号から不要な周波数成分をフィルタリングする。
The receive
受信ベースバンド処理回路64は、受信フィルタ63で不要な周波数成分をフィルタリングされた信号を復調して、ADC65に出力する。ADC65は、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換し、CPU20に出力する。
The reception
ノイズ量推定部66は、RFタグ100との通信品質を推定する。ノイズ量推定部66は、外部から受信した信号に基づいてノイズ量を推定する。ノイズ量推定部66は、RFIDタグリーダライタ10付近のノイズに基づいて、RFタグ100とRFIDタグリーダライタ10との間の通信品質を推定する。即ち、ノイズ量推定部66は、推定したノイズ量に基づいてRFタグ100との通信品質を推定する。ノイズ量推定部66は、通信品質推定部の一例である。通信品質推定部の機能はノイズ量推定部66に含まれていてもよい。
The noise
ノイズ量推定部66は、受信フィルタ63から入力された入力信号をLPF(Low-pass filter)およびHPF(High-pass filter)により高域と低域のDC成分をカットする。そして、ノイズ量推定部66は、LPFおよびHPFによりDC成分がカットされた信号をアンプで増幅する。ノイズ量推定部66は、アンプで増幅した信号を積分器により信号パワーを平均化したデータをノイズ量として推定する。
The
即ち、ノイズ量推定部66は、RFタグ100との通信を行っていない場合に、受信フィルタ63で不要な周波数成分をフィルタリングされた信号のレベルを測定することにより、ノイズ量のレベルを算出する。ノイズ量推定部66は、算出されたレベルを通信していない時のノイズ量として推定する。即ち、ノイズ量推定部66は、RFタグ100との送受信を行っていない場合にRFIDタグリーダライタ10の付近に発生している定常的なノイズ量を観測することができる。
That is, the
CPU20は、通信速度決定部70を備える。通信速度決定部70は、ノイズ量推定部66により推定された通信品質に基づいてRFタグ100との通信速度を決定する。CPU20は、通信速度決定部70により決定された通信速度に基づいて、RFタグ100との通信に先立って、QueryコマンドをRFタグ100へ送る。RFタグ100とRFIDタグリーダライタ10との間の通信速度の情報は、Queryコマンドの先頭に、決められた固定の波形(プリアンブル波形)に規定することにより、お互い共有することができる。
The
なお、Queryコマンドを送る前に、ノイズ量推定部66により周囲環境の通信品質は推定されている。即ち、通信品質の推定は、Queryコマンドを送る前に先立って、何も通信していないときのノイズ量に基づき推定される。
The communication quality of the surrounding environment is estimated by the
図3(1)(2)は、通信速度決定部70により決定される通信速度の一例を示すテーブルである。図3(1)(2)に示す通信速度決定部70により決定される通信速度の一例を示すテーブルは記憶部21に記憶される。図3に示すテーブルは、上位装置であるPC300に記憶されていてもよい。
3A and 3B are tables showing examples of communication speeds determined by the communication
図3(1)(2)には、RFIDタグリーダライタからRFタグ100へのキャリブレーション(RTcal)、及びRFタグ100からRFIDタグリーダライタ10へのキャリブレーション(TRcal)が複数の段階で設けられる。TRcalとDR(Divide Ratio)により、RFタグ100からRFIDタグリーダライタ10への送信速度(Tag→Rw)が決定される。RTcalによりRFIDタグリーダライタ10からRFタグ100への送信速度(RW→Tag)が決定される。
3 (1) and (2), calibration (RTcal) from the RFID tag reader/writer to the
第1の実施形態においては、通信速度決定部70は、ノイズ量推定部66により推定された通信品質に基づいて、図3のテーブルを参照して、RFIDタグリーダライタ10とRFタグ100との間の通信速度を決定する。通信速度決定部70は、複数の段階に設けられた通信速度のうち、一の通信速度を決定する。
In the first embodiment, the communication
例えば、通信品質が悪い場合、即ち、他のRFIDタグリーダライタの信号の反射、干渉、ノイズ等の影響が多いような環境では、RFIDタグリーダライタ10とRFタグ100との間の通信速度を1段階低くして低速にする。一方で、通信品質がよい場合、即ち、通信環境がよい場合には、RFIDタグリーダライタ10とRFタグ100との間の通信速度を1段階高くして高速で通信する。これにより、通信エラーを低減することができるとともに、現在の環境に最適な通信速度でRFタグとの通信を行うことができる。
For example, when the communication quality is poor, that is, in an environment where there are many influences such as signal reflection, interference, and noise from other RFID tag reader/writers, the communication speed between the RFID tag reader/
なお、RFタグ100との通信を行っていない時のノイズ量として、RFタグ100に対してQueryコマンドを送る前に推定したノイズ量を採用することができる。また、直近の10回分のノイズ量の平均をノイズ量として推定してもよい。
As the amount of noise when communication with the
<第2の実施形態>
図4は、第2の実施形態のRFIDタグリーダライタ10の一例を示す回路図である。第2の実施形態のRFIDタグリーダライタ10は、第1の実施形態とRFIDタグリーダライタ10とほぼ同様の構成を備える。第2の実施形態のCPU20は、通信速度決定部70に加えて、更に、リトライ回数計数部71を備える点で相違する。
<Second embodiment>
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of the RFID tag reader/
リトライ回数計数部71は、RFIDタグリーダライタ10によるアンチコリジョンのリトライ回数を計数する。リトライ回数計数部71は、計数したアンチコリジョンの回数を記憶部21に記憶する。
The retry
アンチコリジョンは、RFIDタグリーダライタ10とRFタグ100との間の通信状況が悪い時に発生する。このため、リトライ回数計数部71は、アンチコリジョンの回数に基づき通信品質を推定することができる。即ち、リトライ回数計数部71は、RFタグ100との通信品質を推定する通信品質推定部の一例である。通信速度決定部70は、リトライ回数計数部71により計数されたアンチコリジョンの回数に基づき推定された通信品質に基づき、RFタグ100との通信速度を決定する。
Anti-collision occurs when the communication conditions between the RFID tag reader/
図5は、第2の実施形態の通信品質推定処理の一例を示すフローチャートである。通信品質推定処理は、RFIDタグリーダライタ10によるRFタグ100の読み取り処理とは別に、別個独立に実行される。
FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of communication quality estimation processing according to the second embodiment. The communication quality estimation process is executed separately from the reading process of the
リトライ回数計数部71は、前回のアンチコリジョンのリトライ回数をAにセットする(ステップS11)。通信速度決定部70は、セットしたリトライ回数Aが閾値aより大きいか否かを判定する(ステップS12)。
The retry
セットしたリトライ回数Aが閾値aより大きい場合(ステップS12:YES)、即ち閾値aを超えた場合には、通信速度決定部70は、図3のテーブルを参照して、1段階遅い通信速度に決定し(ステップS12),この処理が終了となる。
If the set retry count A is greater than the threshold value a (step S12: YES), that is, if the threshold value a is exceeded, the communication
セットしたリトライ回数Aが閾値a以下である場合(ステップS12:NO)、即ち閾値aを超えていない場合には、通信速度決定部70は、ノイズ量推定部66により推定されたノイズ測定(量)をNにセットする(ステップS14)。
If the set retry count A is equal to or less than the threshold value a (step S12: NO), that is, if the threshold value a is not exceeded, the communication
通信速度決定部70は、セットしたNが閾値nより大きいか否かを判定する(ステップS15)。セットしたNが閾値nよりも大きい場合(ステップS15:YES)には、図3のテーブルを参照して、通信速度決定部70は、1段階遅い通信速度に決定し(ステップS12),この処理が終了となる。
The communication
セットしたNが閾値n以下である場合(ステップS15:NO)には、通信速度決定部70は、図3のテーブルを参照して、1段階速い通信速度に決定し(ステップS16),この処理が終了となる。
If the set N is equal to or less than the threshold value n (step S15: NO), the communication
なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階でのその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素を適宜組み合わせても良い。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。このような、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the spirit of the present invention at the implementation stage. Also, various inventions can be formed by appropriate combinations of the plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, all the components shown in the embodiments may be combined as appropriate. Furthermore, components across different embodiments may be combined as appropriate. Various modifications and applications are possible without departing from the gist of the invention.
上述の実施形態においては、通信速度決定部70は、ノイズ量推定部66により推定されたノイズ量に基づき推定された通信品質に基づき、通信速度を決定しているがこれに限られない。例えば、RSSI(受信信号強度)と算出したノイズ量に基づいてS/N比を算出し、算出したS/N比に基づいて通信速度を決定してもよい。この場合、S/N比はノイズ量の一種に含まれる。
In the above-described embodiment, the communication
1 :RFIDタグリーダライタシステム
10 :RFIDタグリーダライタ
20 :CPU
21 :記憶部
30 :送信回路
32 :送信ベースバンド処理回路
33 :送信フィルタ
34 :送信ミキサ
35 :送信アンプ
40 :局部発信部
50 :アンテナ
60 :受信回路
61 :受信アンプ
62 :受信ミキサ
63 :受信フィルタ
64 :受信ベースバンド処理回路
66 :ノイズ量推定部
70 :通信速度決定部
71 :リトライ回数計数部
100 :RFタグ
1: RFID tag reader/writer system 10: RFID tag reader/writer 20: CPU
21: storage section 30: transmission circuit 32: transmission baseband processing circuit 33: transmission filter 34: transmission mixer 35: transmission amplifier 40: local transmission section 50: antenna 60: reception circuit 61: reception amplifier 62: reception mixer 63: reception Filter 64: Reception baseband processing circuit 66: Noise amount estimation unit 70: Communication speed determination unit 71: Retry number counting unit 100: RF tag
Claims (4)
前記RFIDタグリーダライタは、
外部から受信した信号に基づいてノイズ量を推定するノイズ量推定部と、
前記ノイズ量推定部が推定した前記ノイズ量に基づいて前記RFタグとの通信品質を推定する通信品質推定部と、
前記通信品質推定部により推定された前記通信品質に基づき、前記RFタグとの通信速度を決定する通信速度決定部と、
を備えることを特徴とするRFIDタグリーダライタ。 An RFID tag reader/writer that communicates with an RF tag,
The RFID tag reader/writer
a noise amount estimator that estimates the amount of noise based on a signal received from the outside;
a communication quality estimation unit that estimates communication quality with the RF tag based on the noise amount estimated by the noise amount estimation unit;
a communication speed determining unit that determines a communication speed with the RF tag based on the communication quality estimated by the communication quality estimating unit;
An RFID tag reader/writer comprising:
前記通信品質推定部は、前記RFタグとのリトライ回数に基づいて前記通信品質を推定する
ことを特徴とするRFIDタグリーダライタ。 The wireless device of claim 1, wherein
The RFID tag reader/writer, wherein the communication quality estimation unit estimates the communication quality based on the number of retries with the RF tag.
前記RFIDタグリーダライタが外部から受信した信号に基づいてノイズ量を推定し、
前記ノイズ量に基づいて前記RFタグとの通信品質を推定し、
前記推定された前記通信品質に基づき、前記RFタグとの通信速度を決定する
ことを特徴とする通信方法。 A communication method executed by an RFID tag reader/writer that communicates with an RF tag,
Estimate the amount of noise based on the signal received from the outside by the RFID tag reader writer,
estimating communication quality with the RF tag based on the amount of noise;
A communication method, wherein a communication speed with the RF tag is determined based on the estimated communication quality.
前記RFIDタグリーダライタが外部から受信した信号に基づいてノイズ量を推定する処理と、
前記ノイズ量に基づいて前記RFタグとの通信品質を推定する処理と、
前記推定された前記通信品質に基づき、前記RFタグとの通信速度を決定する処理と、
を行うことを特徴とするプログラム。
In the program executed by the computer of the RFID tag reader/writer that communicates with the RF tag,
A process of estimating the amount of noise based on the signal received by the RFID tag reader/writer from the outside;
A process of estimating communication quality with the RF tag based on the noise amount;
a process of determining a communication speed with the RF tag based on the estimated communication quality;
A program characterized by performing
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