JP3614157B2 - Ｒｆｉｄタグならびにｒｆｉｄタグにおける共振周波数の調整方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＦＩＤタグならびにＲＦＩＤタグにおける共振周波数の調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１にＲＦＩＤタグならびにそれを利用するＲＦＩＤ質問器のシステム概観図を示している。図１において、１は、ＲＦＩＤタグを示す。質問器２（リーダ・ライタ）は、所定の広がりの検出エリア３を有している。すなわち、このシステムにおいては、検出エリア３に複数のタグ１，１・・・が存在する場合がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
書籍や封筒、カジノチップなどにＲＦＩＤタグ１が搭載された場合に、タグ１同士が重なりあった場合に、通信性能が著しく低下し、上手く質問器（リーダ・ライタ）２とアクセスできなくなるという問題がある。これらのアプリケーションにおいては、ＲＦＩＤタグ１を積重ねた状態、あるいはＲＦＩＤタグ１とＲＦＩＤタグ１の間隔が非常に近い設定となる場合が存在する。
【０００４】
その状態では、双方のタグ１が持つＬ（共振コイルのインダクタンス）が相互結合し、相互インダクタンスが形成され、タグ１が持つ固有のインダクタンスがその相互インダクタンスに連動して大きくなる傾向がある。
【０００５】
このことは、ＲＦＩＤタグ１内に存在する共振用のコンデンサは一定値であるために、共振する周波数が、相互結合が無い状態（期待する共振周波数であって、質問器が規定する周波数）に比べて低下することを意味する。
【０００６】
一方、質問器（リーダ・ライタ）２側からはＲＦＩＤタグ１の共振周波数（期待する共振周波数）と同じ周波数で発振が行われる。このことは、ＲＦＩＤタグ１の重なりなどで共振点が低下したＲＦＩＤタグ１から見れば、共振がずれた磁界が質問器（リーダ・ライタ）２側アンテナより供されることを意味し、その分、供給されるエネルギーが低下することになる。結果として通信距離が低下してしまう。
【０００７】
ＲＦＩＤタグ１相互の重なりによる通信距離の低下を解消するため、特開２０００−１５１４８０号公報に複数タグが重畳した場合の識別方式が開示されている。ここには、タグに内蔵されたコンデンサを切り替えて共振周波数を変更可能とする構成が述べられているが、複数の重畳したタグの中で、１つのタグ毎に、内蔵コンデンサを切り替えて、希望する周波数に合うように調整する方法を述べている。他タグの共振周波数の変更は、１つのタグとの通信が完了後、順次行うものとしている。
【０００８】
この方法の場合は、ある１つのタグの共振周波数を質問器が発する共振周波数に合わせることは可能であるが、他のタグの共振周波数は質問器が発する共振周波数からはずれていることになる。したがって、一般的な衝突防止手順（例JIS6323-3 ISO/IEC15693-3など）を用いるものでなく、質問器とタグとは１対１での通信を行うことになる。
【０００９】
なお、複数あるタグ間の順番（どのタグから共振周波数の調整を行うのか）を決める方法がのべられておらず、現実的なシステムとしては安定な動作を確保することが難しく、実現が難しいという課題がある。
【００１０】
この発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的はアンチコリジョンと呼ばれる衝突防止関連機能を効果的に利用し、構成が単純で、安定したシステム動作が実現できるＲＦＩＤタグならびにＲＦＩＤタグにおける共振周波数の調整方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
ＲＦＩＤタグの重畳に伴って発生する不具合を簡単に説明すると次のとおりである。すなわち、ＲＦＩＤタグのコイル・インダクタンスＬは、他のタグとの重なりにより相互インダクタンスを生じ、その分Ｌ値が大きくなる。したがって、Ｌの増分に対応して共振用のＣの値を小さくすることで、常に共振周波数を一定に保つようにすることで、電源電圧の上昇不足などの不具合を解決する。なお、構成としては、共振用コンデンサを複数個にて構成し、ある条件で構成しているこの共振コンデンサを切り離すことで、コンデンサ値を小さくし、相互インダクタンスの増加が及ぼす共振周波数の低下を補正する。
【００１２】
前記課題を解決するためこの発明に係るＲＦＩＤタグは、共振回路を形成するインダクタンスと複数の共振容量或いは前記複数の共振容量の少なくとも１以上の接続のオンオフを行うためのスイッチング回路と、質問器（リーダ・ライタ）から前記共振回路を介して与えられる電力信号を平滑して定電圧を出力する定電圧回路と、前記平滑された電圧を検出するための電圧検出手段と、前記平滑された電圧の上昇度合を監視する電圧監視手段と、所定の上昇が得られないときには、前記電圧監視手段の出力に応動して前記スイッチング回路のオンオフを指令する共振容量スイッチング指令手段とを備えており、前記電圧監視手段が、前記定電圧回路からの出力が第１の電圧に達したとき検出出力を出す第１の電圧検出回路と、この第１の電圧検出回路の出力を受けて所定期間のタイマ信号を出力するタイマ回路と、前記定電圧回路の出力が第１の電圧より高い第２の電圧に達したとき検出出力を出す第２の電圧検出回路とを有し、前記タイマ回路がタイマ信号を出力する間に、前記第２の電圧検出回路からの出力が得られないときに、前記スイッチング回路を駆動して前記共振容量の容量値を減らす一方、前記タイマ信号の出力が所定期間を経過した後に前記スイッチング回路の動作により、前記共振回路を初期状態に復帰させることを特徴とする。
【００１３】
また、この発明に係る共振容量は、固定容量と少なくとも１個以上の調整用容量を有し、共振周波数が増加する場合には、調整用容量を切り離し、共振容量の容量値を減らすことで、質問器が規定する共振周波数に近づくように制御することを特徴とする。
【００１４】
また、この発明に係る電圧監視手段は、前記調整用容量が複数ある場合には、前記所定期間毎に順次調整用容量を切り離し、全ての調整用容量が切り離され、かつ前記第１の電圧より高い前記第２の電圧に達することができない場合に、共振回路を前記初期状態に復帰させることを特徴とする。
【００１５】
さらに、この発明に係るＲＦＩＤタグにおける共振周波数の調整方法は、共振回路を形成するインダクタンスと複数の共振容量或いは前記複数の共振容量の少なくとも１以上の接続のオンオフをスイッチング回路により行い、質問器（リーダ・ライタ）から前記共振回路を介して与えられる電力信号を平滑して定電圧を定電圧回路が出力し、前記平滑された電圧を電圧検出手段が検出し、前記平滑された電圧の上昇度合を電圧監視手段が監視し、所定の上昇が得られないときには、前記電圧監視手段の出力に応動して前記スイッチング回路のオンオフを共振容量スイッチング指令手段により指令し、前記電圧監視手段において、前記定電圧回路からの出力が第１の電圧に達したとき検出出力を第１の電圧検出回路が出して、この第１の電圧検出回路の出力を受けてタイマ回路が所定期間のタイマ信号を出力し、前記定電圧回路の出力が第１の電圧より高い第２の電圧に達したとき検出出力を第２の電圧検出回路が出力して、前記タイマ回路がタイマ信号を出力する間に、前記第２の電圧検出回路からの出力が得られないときに、前記スイッチング回路を駆動して前記共振容量の容量値を減らす一方、前記タイマ信号の出力が所定期間を経過した後に前記スイッチング回路の動作により、前記共振回路を初期状態に復帰させることを特徴とする。
【００１６】
この発明は、共振回路の共振容量を切り換え、共振周波数を質問器（リーダ・ライタ）とのデータ更新を安定して実行することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図２はこの発明に係るＲＦＩＤタグの一実施の形態要部ブロック構成図、図３はこの発明に係るＲＦＩＤタグの一波形図、図４はこの発明に係るＲＦＩＤタグの別波形図、図５はこの発明に係るＲＦＩＤタグの一実施の形態動作フロー図である。なお、図２において、電圧検出手段８，１１が電圧監視手段、ラッチ回路１５が共振容量スイッチ指令手段、制御回路１２、ＵＩＤ記憶手段１６およびデータ変・復調器１７がアンチコリジョン情報出力手段をそれぞれ構成する。
【００１８】
ＲＦＩＤタグ１は、コイルＬおよび共振用のコンデンサＣ１および調整用のコンデンサＣ２より、並列の共振回路４を構成している。ＣＭＯＳ−ＦＥＴなど半導体で作られたスイッチング回路ＳＷ１の初期状態がＯＮであるため、初期状態では調整用コンデンサＣ２と共振用のコンデンサＣ１が並列接続され、共振回路４の中に含まれている。この共振回路４は、質問器（リーダ・ライタ）２のアンテナが与える高周波磁界（図１の検出エリア３に相当）に入ると共振をし、その共振出力は整流回路５に印加される。
【００１９】
その結果、整流回路５からはこのＲＦＩＤタグ１と質問器（リーダ・ライタ）２のアンテナとの結合度に応じた直流分（整流の結果）が出力される。この直流分は、平滑コンデンサ６で平滑されるとともに定電圧回路７で安定化される。但し、定電圧回路７の出力が安定するのは検出エリア３にＲＦＩＤタグ１が入ってから所定時間を経過した後であって、進入当初の定電圧回路７の出力Ｖｃｃは安定していない。その様子が本発明には重要であり、以下詳細に説明する。
【００２０】
一方、コイルＬを介して質問器（リーダ・ライタ）２から受信した各種コマンドは、データ変・復調器１７で復調し、復調したコマンドが制御回路１２に供給されて処理される。制御回路１２は、コマンドに含まれるＵＩＤとＵＩＤ記憶手段１６のＵＩＤを照合し、一致する場合にはＵＩＤをデータ変・復調器１７に出力し、データ変・復調器１７で変調を施されたＵＩＤがコイルＬを介して質問器（リーダ・ライタ）２に送信される。
【００２１】
制御回路１２は、質問器（リーダ・ライタ）２から受信したデータ呼出し要求またはデータ書込み要求をコイルＬ→データ変・復調器１７を介して受信すると、ＵＩＤ記憶手段１６から要求されデータを読み出して出力したり、ＵＩＤ記憶手段１６に要求されデータを書き込む。
【００２２】
また、制御回路１２は、質問器（リーダ・ライタ）２からコマンド応答禁止の要求を受信すると、禁止モードに設定し、以後電源が供給される限り、コマンドへの応答を禁止する。
【００２３】
図３の波形を用いて説明すると、当初定電圧出力Ｖｃｃは０である。検出エリア３にＲＦＩＤタグ１が進入するに従って、Ｖｃｃは上昇する。そして、電圧Ｖ１に達すると、この電圧Ｖ１は第一の電圧検出回路８で検出され、電圧検出回路８は検出出力Ａを立ち上げる。
【００２４】
この出力Ａは排他的論理和（エクスクルーシブＯＲ）回路９を介してタイマ回路１０に印加される。このタイマ回路１０は、その入力の立ち上がり、または立下りでトリガされるもので、今回の場合、図３の信号波形Ｂで示すように、所定のタイマ時間ｔ１の間時限信号Ｂを出力する。
【００２５】
このタイマ時間ｔ１の間に定電圧出力Ｖｃｃが、より高い電圧Ｖ２に達すると、この電圧Ｖ２は第２の電圧検出回路１１で検出され、検知出力Ｃが立ち上がる。この検知出力Ｃは、制御回路１２のリセット端子１３に印加される。このリセット端子１３に印加される検知出力Ｃが立ち上がることによって、制御回路１２は、質問器（リーダ・ライタ）２等とのアクセスなど本来の動作が可能となる。換言すれば、この検知出力Ｃが低レベルである時には、この制御回路１２はリセット状態に保持され、無用な信号が出力されることがないように、少なくともその出力部は不動化されている。以上が、質問器（リーダ・ライタ）２の検知エリア３にＲＦＩＤタグ１が入ってきて通常に動作した場合を示すものである。
【００２６】
次に、図４の波形を用いて、図３に比べると通常とは言えない場合について説明する。図４における電源電圧Ｖｃｃは、波形図３に比べてスムースに上昇していない。その原因は、先に述べたように、複数のＲＦＩＤタグ１が重なり合っており、しかも質問器（リーダ・ライタ）２に対して相対的に遠い位置にある場合などが色々考えられる。
【００２７】
この通常とは言えない状態は、図４に示しており、図５の動作フロー図では、ステップＳ５以降に相当する。すなわち、ＲＦＩＤタグ１相互の重畳がある場合には、電源電圧Ｖｃｃは電圧Ｖ１に達した後タイマ時間ｔ１を経過した後も電圧Ｖ２に達することが出来ない。すなわち、電圧Ｖ２を検出する電圧検知回路１１の出力Ｃは低レベルのままである。
【００２８】
一方、この状態でタイマ時間ｔ１を経過するとタイマ回路１０が出力する信号波形Ｂは立下がり、この立下がりはＯＲ回路１４を介して、ラッチ回路１５のクロック端子ＣＫに印可され、ラッチ回路１５の出力Ｄは反転する。このように、ラッチ回路１５の出力が反転すると、スイッチング回路ＳＷ１に接続されている出力（インバーテッドＤ）がハイからローに反転し、スイッチング回路ＳＷ１はオフ状態となる。
【００２９】
この結果、調整用コンデンサＣ２は共振回路４から切り離され、共振回路４の共振周波数は上昇し、質問器（リーダ・ライタ）２が規定する共振周波数に近づく。その結果、図４にも示すように、電源電圧Ｖｃｃは上昇する。そして電源電圧Ｖｃｃが回路の動作電圧Ｖ２に達すると、先の例で説明したのと同様に、電圧検出回路１１の出力Ｃは、ローからハイに転じ、制御回路１２は動作状態となる。これによって該当するＲＦＩＤタグ１は、質問器（リーダ・ライタ）２とアクセスができる状態になる。
【００３０】
以上は、ＲＦＩＤタグ１の重畳があって相互干渉などがある場合において有効な補償動作であるが、この補償動作が不具合となる場合もある。すなわち、ＲＦＩＤタグ１が移動して通信エリア３に入って来るアプリケーションの場合においては、ＲＦＩＤタグ１が単独の場合においても、質問器（リーダ・ライタ）２からの距離が遠い場合においては、動作可能な電圧Ｖ２のレベルまで到達しないが、タイマ回路１０をトリガする電圧Ｖ１には到達することが発生する。
【００３１】
この場合に調整用コンデンサＣ２の切り替えがなされると、前述の補償動作がＲＦＩＤタグ１の共振周波数が所望の共振周波数からかえってずれてしまい、該当する単独のＲＦＩＤタグ１の通信距離を大きく低下させることになる。
【００３２】
これを改善するのが、タイマ回路１０が再度タイムアップしたときの動作で、この様子は、図４の波形の信号Ｂに示される。すなわち、２回目のタイマ時間ｔ１で電源電圧Ｖｃｃが電圧Ｖ２に達しなかった場合には、タイマ回路１０が出力する信号波形Ｂは立ち下がる一方、電圧検出回路１１の検知出力Ｃは、先の例とは異なりロウレベルに有る。そのため、ＯＲ回路１４の出力は立ち下がる。その結果、ＯＲ回路１４の出力がクロック端子ＣＫに印加されるラッチ回路１５の状態は、再び反転され、スイッチング回路ＳＷ１はオン状態になり、調整用コンデンサＣ２が接続され、共振回路４は、初期状態に戻る。
【００３３】
これによって、当初、質問器（リーダ・ライタ）２に対して距離が遠くにあったため、電源電圧Ｖｃｃが動作電圧Ｖ２に達することが出来なかったＲＦＩＤタグ１もその移動により質問器（リーダ・ライタ）２に近づくに従い、電源電圧Ｖｃｃが上昇することになる。この電源電圧Ｖｃｃが上昇して電圧Ｖ２に達すると、電圧Ｖ２が電圧検出回路１１で検知され、制御回路１２は、質問器（リーダ・ライタ）２と通信ができるアクセス可能状態に設定される。
【００３４】
このように、例えば図１の一部に示すように、ＲＦＩＤタグ１，１が重複・重畳した状態であっても、各々の共振周波数は、質問器（リーダ・ライタ）２が規定している周波数に近づけることができ、電源電圧Ｖｃｃの電圧値が確保され、比較的簡単に各ＲＦＩＤタグ１と質問器（リーダ・ライタ）２の相互間で信号の送受信が可能なアクセス状態に設定することができる。
【００３５】
次に、各ＲＦＩＤタグを区別するためのアンチコリジョン（複数応答器認識）技術について説明する。ここでは、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｘ６３２３−３（ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３−３）「外部端子なしＩＣカード−近傍型− 第３部：衝突防止及び伝送プロトコル 」をベースに実施例を説明する。従って、この実施例をさらに深く理解するためには、日本規格協会が発行している上記の規格書が参考となる。
【００３６】
ここで採用するアンチコリジョン・アルゴリズムでは、質問器（リーダ・ライタ）２の通信領域３に存在する複数の応答器（ＲＦＩＤタグ１，１，１、・・・）の在庫（Inventory ）を、ＵＩＤ（タグの固有番号）をもとに抽出するものである。
【００３７】
複数の応答器（ＲＦＩＤタグ）の存在を検知できるのは質問器（リーダ・ライタ）２であり（応答器であるＲＦＩＤタグ自体は、質問器（リーダ・ライタ）２からの情報によってのみ、別の応答器の存在を知ることができる）、アルゴリズム実行の主体はリーダ・ライタ２である。
【００３８】
各ＲＦＩＤタグを識別するための情報であるＵＩＤ（タグの固有番号）を図６に示してある。この実施例においてＵＩＤは、図６のように、６４ビットで構成され、タイムスロット数の２進数表示文字長さをエリアとする。ここでは、タイムスロット数１６であるので、エリアが４ビット単位で分割され、ＵＩＤは１６個のエリアに分割されている。このＵＩＤは、エリアＡ、Ｂ、Ｃ、ＤのＩＣ製造者コード４エリアとシリアル番号１０エリアとの１４エリア５６ビットによって各ＲＦＩＤタグをユニークに設定するもので、ＲＦＩＤタグ１の制御回路１２の中に書き込まれて保持されている。
【００３９】
次に、アンチコリジョン・シーケンスの説明を図７に示す動作フロー図を用いて説明する。図７に示す動作フロー図は、質問器（リーダ・ライタ）２に格納され実行されるプログラムの内容を示している。ここでは、タイムスロット数が１６の場合の典型的なアンチコリジョン・シーケンスを説明する。
【００４０】
まず、ステップＳ１１で、質問器のマスク関連データを記憶しているエリア（マスクデータエリア）が初期化される。この初期化は、マスク長データを０、マスク値データを所定値、ＲＦＩＤタグに格納されているＵＩＤ（固有データ）の操作される位置を示すエリア位置データも０にセットされる。
【００４１】
このようにしてコマンド発行の準備が整うと、次にステップＳ１２において、リーダ・ライタ２が、インベントリー（Inventory ）コマンドを送信する。その結果インベントリーコマンドが複数のＲＦＩＤタグ１へ送信される。そして、各ＲＦＩＤタグ１は、マスク長０であるので、ＵＩＤのエリア０で決める自己のタイムスロットタイミングに、質問器（リーダ・ライタ）２に向けて各々独立に応答を返す。従って、この両者間のアクセスによって、多くの場合、各ＵＩＤは質問器（リーダ・ライタ）２に単独で応答を返すが、ＲＦＩＤタグ１のいくつかについては応答が衝突する場合がある。
【００４２】
これに対応して、ステップＳ１３においては、インベントリーコマンドに応答したＲＦＩＤタグ１側の信号を検知して衝突したタイムスロット位置を検出する。この検出されたタイムスロット位置は、図８に示す衝突スロットバッファ１８に格納される。後述するように、衝突したＲＦＩＤタグ１を区別するためである。なお、この衝突スロットバッファ１８は、質問器（リーダ・ライタ）２の中に形成されている。
【００４３】
衝突がない場合は、次のステップＳ１４で、正常にタグの存在が検出されるとその該当ＲＦＩＤタグ１のＵＩＤデータは、図９に示す検出ＵＩＤバッファ１９に格納・保持される。この検出ＵＩＤバッファ１９も質問器（リーダ・ライタ）２に形成されている。このようにして、質問器（リーダ・ライタ）２のバッファ１８および１９には、衝突したタイムスロットデータならびにＵＩＤデータが蓄積されていく。
【００４４】
次に、正常検出されたタグがある場合は、これはステップＳ１５で確認され、次の制御がステップＳ１６で実行される。ステップＳ１６では、先述の検出ＵＩＤバッファ１９の内容を参照し、質問器（リーダ・ライタ）２は該当（ＵＩＤを持つ）タグをそのＵＩＤを指定して特定し、タグとのアクセスを行う。すなわち、必要なデータ・情報のやり取りを完了する。
【００４５】
このアクセスが完了後には、ステップＳ１７においてSTAY QUIETコマンドというインベントリーコマンドに対して応答を返送しない状態に設定するコマンドを該当ＲＦＩＤタグ１に送信し、タグとしての動作を止める。（ただし、電源がリセットされると応答する状態に戻る。）これによって、このタイミングにおける該当ＲＦＩＤタグ１とのアクセスは終了し、該当ＲＦＩＤタグ１は存在しない（在庫されていない）のと等価の状態に遷移する。
【００４６】
次に、ステップＳ１８で、他に検出されているＲＦＩＤタグ１が無いかを検索し、ステップＳ１５で他のＲＦＩＤタグ１が検出されている場合は、上述のステップＳ１６以降を繰り返し、該当ＲＦＩＤタグ１各々に対応する処理が行われる。正常に検出されたＲＦＩＤタグ１の処理が全て終了すると、ステップＳ１５での判定結果はＮｏとなり、制御はステップＳ２０に移される。
【００４７】
ステップＳ２０では、衝突したＲＦＩＤタグ１があったか否かが、衝突スロットバッファ１８の内容をみて判定される。衝突があったことが検出されると、ステップＳ２０の判定はＹｅｓとなり、ステップＳ２１以降で、ＵＩＤを利用した衝突したタグを区別する処理が実行される。
【００４８】
すなわち、まずステップＳ２１では、衝突が発生したタイムスロットのうち第一番目のタイムスロット位置データを、マスク関連データとして取り込む。この実施例においては、先述したように、タイムスロットは１６個存在する。今、タイムスロット１とタイムスロット４との２箇所で衝突が発生したとして、説明をして行く。この例では、第一番目のタイムスロット位置データとして“１”すなわち２進データ（０００１）が記憶される。加えて、この（０００１）をマスク値データとして、格納・記憶する。
【００４９】
続くステップＳ２２では、初期値が０（ステップＳ１１参照）であったマスク長に＋４を加算する。この結果、マスク長は４ビットに設定される。また、エリア位置にも＋１が加算され、その結果、次のタイムスロットを指定する位置データとしてＵＩＤのエリア１（図６参照）が選定される。
【００５０】
この様にして、次のインベントリーコマンドを実行する条件が整うと、制御はステップＳ１２に移される。次に実行されるインベントリーコマンドは先回の内容とは異なり、「マスク長が、４」「マスク値が、０００１」「ＵＩＤのエリア位置は、１」と更新されている。この様にして、更新された内容のインベントリーコマンドが実行される。衝突したタグがある場合である今回は、マスクとして、一度衝突がおこった値（０００１）を入れているため、必ずＲＦＩＤタグは１が複数個存在する。但し、ＲＦＩＤタグ１が応答を返すタイミングを指定する「ＵＩＤのエリア位置」は、前回とは異なっているので、再び衝突をする可能性は低くなる。しかし、原理的には皆無と言えない。
【００５１】
ともあれ、この様にインベントリーコマンドは再度行われると、これに合わせて前回同様、ステップＳ１５、１６、１７、１８を繰り返す。これによって、正常に検出されたＲＦＩＤタグ１については質問器（リーダ・ライタ）２とのアクセスが完了し、衝突状態によりアクセスが完了できないＲＦＩＤタグ１は段々と減少して行く。しかし、原理的には皆無になる訳ではない。従って、この２回目のインベントリーコマンド実行によっても衝突タグが残った場合には、再びステップＳ２０に制御が移され、その判定結果はＹｅｓとなる。そして、続いてステップＳ２１、２２のインベントリーコマンドを更新する処理が再び実行され、これに対応して３回目のインベントリーコマンドがステップＳ１２で実行される。
【００５２】
以降、このようなマスク位置を更新するこの処理を繰り返して、衝突したスロットがなくなれば、それはステップＳ２０で判定される判定結果は、Ｎｏとなり制御は、今度は、ステップＳ２３に移される。その結果、今度は、エリア位置を戻す制御がステップＳ２４、２５、並びにステップＳ１９を繰り返す処理がなされる。これは、同じエリア位置で、複数のスロットに衝突が起こった場合の抜けをカバーするためである。一連の処理を行い、エリア位置が０に戻った時点で、アンチコリジョンのシーケンスは完了する。このように処理を繰り返す事により、衝突によりアクセスができないＲＦＩＤタグ１が残ることを実質的に無くすることができる。
【００５３】
次に、図１０に示す簡易衝突対応アルゴリズムを説明する。図１０に示す動作フロー図は、図７に示したアンチコリジョン・アルゴリズムを簡略化したもので、ステップＳ３１で簡易衝突防止機能付きリードコマンドを実行する。なお、ここではコマンドとして、タグの固有ＩＤの何番目から衝突防止用のスロットをスタートさせるかというコードおよびタグから読み出したいデータの場所を示すコードをもったコマンドが発せられる。その結果、ステップＳ１２，１３で示すように、衝突したタイムスロットおよび正常検知されたＵＩＤ、並びに所望のリードデータが格納・保持される。
【００５４】
衝突があった場合は、ステップＳ３５の判定結果はＹｅｓとなり、再びステップＳ３１の簡易衝突防止機能付きリードコマンドが実行される。この場合、このステップＳ３１では、図7のフローチャートで示す精細なアルゴリズムを実行するのでは無く、簡単なアルゴリズムで次のコマンドを実行する。すなわち、スロット開始位置を単純に次の位置に移すことにより、次のコマンドを実行する。
【００５５】
このように、単純にスロット開始位置を移動した場合には、再度同じＲＦＩＤタグ１との間で衝突が起こることを完全には排除できない。しかし、先に述べた様に、ＲＦＩＤタグ１は少なくとも、ＩＣ製造者コードとシリアル番号の５６ビットで各々ユニークなＵＩＤを与えられており、上記の様に、単純・簡易にスロット開始位置を移動させたコマンドを実行しても、２回目以降、何回か繰り返すことにより、各ＲＦＩＤタグ１をほぼ識別することができ、通常のアプリケーションにおいては、問題・不具合が発生することがない。
【００５６】
このことは、発明者などの実験・経験で確認されているところである。このような簡易衝突防止アルゴリズムを採用するメリットは、システム構成が簡単になり、保守などがやり易くなることはもとより、ＲＦＩＤタグ１・質問器（リーダ・ライタ）２間のアクセス速度を上げることができ、結果的にＲＦＩＤタグ１と質問器（リーダ・ライタ）２とが相対的に移動する場合のアプリケーションにおいては、信号のやり取りの信頼性が向上し、システムの信頼性確保においても有利となる。このような場合には、アプリケーションの条件を選定することにより、この簡易型衝突防止アルゴリズムを積極的に採用することができる。
【００５７】
なお、上述の実施例では、図２の回路図に示すように、調整用コンデンサＣ２は１つである。この調整用コンデンサＣ２は複数設けることでよりきめ細かい調整が可能である。しかし、発明者等が種々実験をしたところでは、アンチコリジョン機能を使う場合には、調整用コンデンサは一つでほぼ十分である。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ＲＦＩＤタグにはアンチコリジョン対応機能を搭載するとともに、共振容量のオンオフを切り替えるためのスイッチング回路を設けている。このため、一定程度のＲＦＩＤタグ側の電源電圧／動作電圧が得られたならば、個々のＲＦＩＤタグの識別は、アンチコリジョン対応機能で確実に行うことができる。このため、共振周波数の変化は比較的ラフに設定しても安定な動作が確保できるもので、システム全体の信頼性を簡便に上げることができると言う実用性が極めて高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＲＦＩＤタグならびにそれを利用するＲＦＩＤ質問器のシステム概観図である。
【図２】この発明に係るＲＦＩＤタグの一実施の形態要部ブロック構成図である。
【図３】この発明に係るＲＦＩＤタグの一波形図である。
【図４】この発明に係るＲＦＩＤタグの別波形図である。
【図５】この発明に係るＲＦＩＤタグの一実施の形態動作フロー図である。
【図６】この発明に係るＲＦＩＤタグを識別するためのＵＩＤ（タグの固有番号）情報図である。
【図７】この発明に係るアンチコリジョン・シーケンスの動作フロー図である。
【図８】この発明に係る衝突スロットバッファのエリア格納図である。
【図９】この発明に係る検出ＵＩＤバッファのＵＩＤデータ格納図である。
【図１０】この発明に係る簡易衝突対応アルゴリズムの動作フロー図である。
【符号の説明】
１ ＲＦＩＤタグ
２ 質問器（リーダ・ライタ）
３ 検出エリア
４ 共振回路
５ 整流回路
６ 平滑コンデンサ
７ 定電圧回路
８，１１ 電圧検出回路
９ 排他的論理和（エクスクルーシブＯＲ）回路
１０ タイマ回路
１２ 制御回路
１３ リセット端子
１４ ＯＲ回路
１５ ラッチ回路
１６ ＵＩＤ記憶手段
１７ データ変・復調器
１８ 衝突スロットバッファ
１９ 検出ＵＩＤバッファ
Ｃ１ 共振用のコンデンサ
Ｃ２ 調整用のコンデンサ
ＳＷ１ スイッチング回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＦＩＤタグならびにＲＦＩＤタグにおける共振周波数の調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１にＲＦＩＤタグならびにそれを利用するＲＦＩＤ質問器のシステム概観図を示している。図１において、１は、ＲＦＩＤタグを示す。質問器２（リーダ・ライタ）は、所定の広がりの検出エリア３を有している。すなわち、このシステムにおいては、検出エリア３に複数のタグ１，１・・・が存在する場合がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
書籍や封筒、カジノチップなどにＲＦＩＤタグ１が搭載された場合に、タグ１同士が重なりあった場合に、通信性能が著しく低下し、上手く質問器（リーダ・ライタ）２とアクセスできなくなるという問題がある。これらのアプリケーションにおいては、ＲＦＩＤタグ１を積重ねた状態、あるいはＲＦＩＤタグ１とＲＦＩＤタグ１の間隔が非常に近い設定となる場合が存在する。
【０００４】
その状態では、双方のタグ１が持つＬ（共振コイルのインダクタンス）が相互結合し、相互インダクタンスが形成され、タグ１が持つ固有のインダクタンスがその相互インダクタンスに連動して大きくなる傾向がある。
【０００５】
このことは、ＲＦＩＤタグ１内に存在する共振用のコンデンサは一定値であるために、共振する周波数が、相互結合が無い状態（期待する共振周波数であって、質問器が規定する周波数）に比べて低下することを意味する。
【０００６】
一方、質問器（リーダ・ライタ）２側からはＲＦＩＤタグ１の共振周波数（期待する共振周波数）と同じ周波数で発振が行われる。このことは、ＲＦＩＤタグ１の重なりなどで共振点が低下したＲＦＩＤタグ１から見れば、共振がずれた磁界が質問器（リーダ・ライタ）２側アンテナより供されることを意味し、その分、供給されるエネルギーが低下することになる。結果として通信距離が低下してしまう。
【０００７】
ＲＦＩＤタグ１相互の重なりによる通信距離の低下を解消するため、特開２０００−１５１４８０号公報に複数タグが重畳した場合の識別方式が開示されている。ここには、タグに内蔵されたコンデンサを切り替えて共振周波数を変更可能とする構成が述べられているが、複数の重畳したタグの中で、１つのタグ毎に、内蔵コンデンサを切り替えて、希望する周波数に合うように調整する方法を述べている。他タグの共振周波数の変更は、１つのタグとの通信が完了後、順次行うものとしている。
【０００８】
この方法の場合は、ある１つのタグの共振周波数を質問器が発する共振周波数に合わせることは可能であるが、他のタグの共振周波数は質問器が発する共振周波数からはずれていることになる。したがって、一般的な衝突防止手順（例JIS6323-3 ISO/IEC15693-3など）を用いるものでなく、質問器とタグとは１対１での通信を行うことになる。
【０００９】
なお、複数あるタグ間の順番（どのタグから共振周波数の調整を行うのか）を決める方法がのべられておらず、現実的なシステムとしては安定な動作を確保することが難しく、実現が難しいという課題がある。
【００１０】
この発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的はアンチコリジョンと呼ばれる衝突防止関連機能を効果的に利用し、構成が単純で、安定したシステム動作が実現できるＲＦＩＤタグならびにＲＦＩＤタグにおける共振周波数の調整方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
ＲＦＩＤタグの重畳に伴って発生する不具合を簡単に説明すると次のとおりである。すなわち、ＲＦＩＤタグのコイル・インダクタンスＬは、他のタグとの重なりにより相互インダクタンスを生じ、その分Ｌ値が大きくなる。したがって、Ｌの増分に対応して共振用のＣの値を小さくすることで、常に共振周波数を一定に保つようにすることで、電源電圧の上昇不足などの不具合を解決する。なお、構成としては、共振用コンデンサを複数個にて構成し、ある条件で構成しているこの共振コンデンサを切り離すことで、コンデンサ値を小さくし、相互インダクタンスの増加が及ぼす共振周波数の低下を補正する。
【００１２】
前記課題を解決するためこの発明に係るＲＦＩＤタグは、共振回路を形成するインダクタンスと複数の共振容量或いは前記複数の共振容量の少なくとも１以上の接続のオンオフを行うためのスイッチング回路と、質問器（リーダ・ライタ）から前記共振回路を介して与えられる電力信号を平滑して定電圧を出力する定電圧回路と、前記平滑された電圧を検出するための電圧検出手段と、前記平滑された電圧の上昇度合を監視する電圧監視手段と、所定の上昇が得られないときには、前記電圧監視手段の出力に応動して前記スイッチング回路のオンオフを指令する共振容量スイッチング指令手段とを備えており、前記電圧監視手段が、前記定電圧回路からの出力が第１の電圧に達したとき検出出力を出す第１の電圧検出回路と、この第１の電圧検出回路の出力を受けて所定期間のタイマ信号を出力するタイマ回路と、前記定電圧回路の出力が第１の電圧より高い第２の電圧に達したとき検出出力を出す第２の電圧検出回路とを有し、前記タイマ回路がタイマ信号を出力する間に、前記第２の電圧検出回路からの出力が得られないときに、前記スイッチング回路を駆動して前記共振容量の容量値を減らす一方、前記タイマ信号の出力が所定期間を経過した後に前記スイッチング回路の動作により、前記共振回路を初期状態に復帰させることを特徴とする。
【００１３】
また、この発明に係る共振容量は、固定容量と少なくとも１個以上の調整用容量を有し、共振周波数が増加する場合には、調整用容量を切り離し、共振容量の容量値を減らすことで、質問器が規定する共振周波数に近づくように制御することを特徴とする。
【００１４】
また、この発明に係る電圧監視手段は、前記調整用容量が複数ある場合には、前記所定期間毎に順次調整用容量を切り離し、全ての調整用容量が切り離され、かつ前記第１の電圧より高い前記第２の電圧に達することができない場合に、共振回路を前記初期状態に復帰させることを特徴とする。
【００１５】
さらに、この発明に係るＲＦＩＤタグにおける共振周波数の調整方法は、共振回路を形成するインダクタンスと複数の共振容量或いは前記複数の共振容量の少なくとも１以上の接続のオンオフをスイッチング回路により行い、質問器（リーダ・ライタ）から前記共振回路を介して与えられる電力信号を平滑して定電圧を定電圧回路が出力し、前記平滑された電圧を電圧検出手段が検出し、前記平滑された電圧の上昇度合を電圧監視手段が監視し、所定の上昇が得られないときには、前記電圧監視手段の出力に応動して前記スイッチング回路のオンオフを共振容量スイッチング指令手段により指令し、前記電圧監視手段において、前記定電圧回路からの出力が第１の電圧に達したとき検出出力を第１の電圧検出回路が出して、この第１の電圧検出回路の出力を受けてタイマ回路が所定期間のタイマ信号を出力し、前記定電圧回路の出力が第１の電圧より高い第２の電圧に達したとき検出出力を第２の電圧検出回路が出力して、前記タイマ回路がタイマ信号を出力する間に、前記第２の電圧検出回路からの出力が得られないときに、前記スイッチング回路を駆動して前記共振容量の容量値を減らす一方、前記タイマ信号の出力が所定期間を経過した後に前記スイッチング回路の動作により、前記共振回路を初期状態に復帰させることを特徴とする。
【００１６】
この発明は、共振回路の共振容量を切り換え、共振周波数を質問器（リーダ・ライタ）とのデータ更新を安定して実行することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図２はこの発明に係るＲＦＩＤタグの一実施の形態要部ブロック構成図、図３はこの発明に係るＲＦＩＤタグの一波形図、図４はこの発明に係るＲＦＩＤタグの別波形図、図５はこの発明に係るＲＦＩＤタグの一実施の形態動作フロー図である。なお、図２において、電圧検出手段８，１１が電圧監視手段、ラッチ回路１５が共振容量スイッチ指令手段、制御回路１２、ＵＩＤ記憶手段１６およびデータ変・復調器１７がアンチコリジョン情報出力手段をそれぞれ構成する。
【００１８】
ＲＦＩＤタグ１は、コイルＬおよび共振用のコンデンサＣ１および調整用のコンデンサＣ２より、並列の共振回路４を構成している。ＣＭＯＳ−ＦＥＴなど半導体で作られたスイッチング回路ＳＷ１の初期状態がＯＮであるため、初期状態では調整用コンデンサＣ２と共振用のコンデンサＣ１が並列接続され、共振回路４の中に含まれている。この共振回路４は、質問器（リーダ・ライタ）２のアンテナが与える高周波磁界（図１の検出エリア３に相当）に入ると共振をし、その共振出力は整流回路５に印加される。
【００１９】
その結果、整流回路５からはこのＲＦＩＤタグ１と質問器（リーダ・ライタ）２のアンテナとの結合度に応じた直流分（整流の結果）が出力される。この直流分は、平滑コンデンサ６で平滑されるとともに定電圧回路７で安定化される。但し、定電圧回路７の出力が安定するのは検出エリア３にＲＦＩＤタグ１が入ってから所定時間を経過した後であって、進入当初の定電圧回路７の出力Ｖｃｃは安定していない。その様子が本発明には重要であり、以下詳細に説明する。
【００２０】
一方、コイルＬを介して質問器（リーダ・ライタ）２から受信した各種コマンドは、データ変・復調器１７で復調し、復調したコマンドが制御回路１２に供給されて処理される。制御回路１２は、コマンドに含まれるＵＩＤとＵＩＤ記憶手段１６のＵＩＤを照合し、一致する場合にはＵＩＤをデータ変・復調器１７に出力し、データ変・復調器１７で変調を施されたＵＩＤがコイルＬを介して質問器（リーダ・ライタ）２に送信される。
【００２１】
制御回路１２は、質問器（リーダ・ライタ）２から受信したデータ呼出し要求またはデータ書込み要求をコイルＬ→データ変・復調器１７を介して受信すると、ＵＩＤ記憶手段１６から要求されデータを読み出して出力したり、ＵＩＤ記憶手段１６に要求されデータを書き込む。
【００２２】
また、制御回路１２は、質問器（リーダ・ライタ）２からコマンド応答禁止の要求を受信すると、禁止モードに設定し、以後電源が供給される限り、コマンドへの応答を禁止する。
【００２３】
図３の波形を用いて説明すると、当初定電圧出力Ｖｃｃは０である。検出エリア３にＲＦＩＤタグ１が進入するに従って、Ｖｃｃは上昇する。そして、電圧Ｖ１に達すると、この電圧Ｖ１は第一の電圧検出回路８で検出され、電圧検出回路８は検出出力Ａを立ち上げる。
【００２４】
この出力Ａは排他的論理和（エクスクルーシブＯＲ）回路９を介してタイマ回路１０に印加される。このタイマ回路１０は、その入力の立ち上がり、または立下りでトリガされるもので、今回の場合、図３の信号波形Ｂで示すように、所定のタイマ時間ｔ１の間時限信号Ｂを出力する。
【００２５】
このタイマ時間ｔ１の間に定電圧出力Ｖｃｃが、より高い電圧Ｖ２に達すると、この電圧Ｖ２は第２の電圧検出回路１１で検出され、検知出力Ｃが立ち上がる。この検知出力Ｃは、制御回路１２のリセット端子１３に印加される。このリセット端子１３に印加される検知出力Ｃが立ち上がることによって、制御回路１２は、質問器（リーダ・ライタ）２等とのアクセスなど本来の動作が可能となる。換言すれば、この検知出力Ｃが低レベルである時には、この制御回路１２はリセット状態に保持され、無用な信号が出力されることがないように、少なくともその出力部は不動化されている。以上が、質問器（リーダ・ライタ）２の検知エリア３にＲＦＩＤタグ１が入ってきて通常に動作した場合を示すものである。
【００２６】
次に、図４の波形を用いて、図３に比べると通常とは言えない場合について説明する。図４における電源電圧Ｖｃｃは、波形図３に比べてスムースに上昇していない。その原因は、先に述べたように、複数のＲＦＩＤタグ１が重なり合っており、しかも質問器（リーダ・ライタ）２に対して相対的に遠い位置にある場合などが色々考えられる。
【００２７】
この通常とは言えない状態は、図４に示しており、図５の動作フロー図では、ステップＳ５以降に相当する。すなわち、ＲＦＩＤタグ１相互の重畳がある場合には、電源電圧Ｖｃｃは電圧Ｖ１に達した後タイマ時間ｔ１を経過した後も電圧Ｖ２に達することが出来ない。すなわち、電圧Ｖ２を検出する電圧検知回路１１の出力Ｃは低レベルのままである。
【００２８】
一方、この状態でタイマ時間ｔ１を経過するとタイマ回路１０が出力する信号波形Ｂは立下がり、この立下がりはＯＲ回路１４を介して、ラッチ回路１５のクロック端子ＣＫに印可され、ラッチ回路１５の出力Ｄは反転する。このように、ラッチ回路１５の出力が反転すると、スイッチング回路ＳＷ１に接続されている出力（インバーテッドＤ）がハイからローに反転し、スイッチング回路ＳＷ１はオフ状態となる。
【００２９】
この結果、調整用コンデンサＣ２は共振回路４から切り離され、共振回路４の共振周波数は上昇し、質問器（リーダ・ライタ）２が規定する共振周波数に近づく。その結果、図４にも示すように、電源電圧Ｖｃｃは上昇する。そして電源電圧Ｖｃｃが回路の動作電圧Ｖ２に達すると、先の例で説明したのと同様に、電圧検出回路１１の出力Ｃは、ローからハイに転じ、制御回路１２は動作状態となる。これによって該当するＲＦＩＤタグ１は、質問器（リーダ・ライタ）２とアクセスができる状態になる。
【００３０】
以上は、ＲＦＩＤタグ１の重畳があって相互干渉などがある場合において有効な補償動作であるが、この補償動作が不具合となる場合もある。すなわち、ＲＦＩＤタグ１が移動して通信エリア３に入って来るアプリケーションの場合においては、ＲＦＩＤタグ１が単独の場合においても、質問器（リーダ・ライタ）２からの距離が遠い場合においては、動作可能な電圧Ｖ２のレベルまで到達しないが、タイマ回路１０をトリガする電圧Ｖ１には到達することが発生する。
【００３１】
この場合に調整用コンデンサＣ２の切り替えがなされると、前述の補償動作がＲＦＩＤタグ１の共振周波数が所望の共振周波数からかえってずれてしまい、該当する単独のＲＦＩＤタグ１の通信距離を大きく低下させることになる。
【００３２】
これを改善するのが、タイマ回路１０が再度タイムアップしたときの動作で、この様子は、図４の波形の信号Ｂに示される。すなわち、２回目のタイマ時間ｔ１で電源電圧Ｖｃｃが電圧Ｖ２に達しなかった場合には、タイマ回路１０が出力する信号波形Ｂは立ち下がる一方、電圧検出回路１１の検知出力Ｃは、先の例とは異なりロウレベルに有る。そのため、ＯＲ回路１４の出力は立ち下がる。その結果、ＯＲ回路１４の出力がクロック端子ＣＫに印加されるラッチ回路１５の状態は、再び反転され、スイッチング回路ＳＷ１はオン状態になり、調整用コンデンサＣ２が接続され、共振回路４は、初期状態に戻る。
【００３３】
これによって、当初、質問器（リーダ・ライタ）２に対して距離が遠くにあったため、電源電圧Ｖｃｃが動作電圧Ｖ２に達することが出来なかったＲＦＩＤタグ１もその移動により質問器（リーダ・ライタ）２に近づくに従い、電源電圧Ｖｃｃが上昇することになる。この電源電圧Ｖｃｃが上昇して電圧Ｖ２に達すると、電圧Ｖ２が電圧検出回路１１で検知され、制御回路１２は、質問器（リーダ・ライタ）２と通信ができるアクセス可能状態に設定される。
【００３４】
このように、例えば図１の一部に示すように、ＲＦＩＤタグ１，１が重複・重畳した状態であっても、各々の共振周波数は、質問器（リーダ・ライタ）２が規定している周波数に近づけることができ、電源電圧Ｖｃｃの電圧値が確保され、比較的簡単に各ＲＦＩＤタグ１と質問器（リーダ・ライタ）２の相互間で信号の送受信が可能なアクセス状態に設定することができる。
【００３５】
次に、各ＲＦＩＤタグを区別するためのアンチコリジョン（複数応答器認識）技術について説明する。ここでは、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｘ６３２３−３（ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３−３）「外部端子なしＩＣカード−近傍型− 第３部：衝突防止及び伝送プロトコル 」をベースに実施例を説明する。従って、この実施例をさらに深く理解するためには、日本規格協会が発行している上記の規格書が参考となる。
【００３６】
ここで採用するアンチコリジョン・アルゴリズムでは、質問器（リーダ・ライタ）２の通信領域３に存在する複数の応答器（ＲＦＩＤタグ１，１，１、・・・）の在庫（Inventory ）を、ＵＩＤ（タグの固有番号）をもとに抽出するものである。
【００３７】
複数の応答器（ＲＦＩＤタグ）の存在を検知できるのは質問器（リーダ・ライタ）２であり（応答器であるＲＦＩＤタグ自体は、質問器（リーダ・ライタ）２からの情報によってのみ、別の応答器の存在を知ることができる）、アルゴリズム実行の主体はリーダ・ライタ２である。
【００３８】
各ＲＦＩＤタグを識別するための情報であるＵＩＤ（タグの固有番号）を図６に示してある。この実施例においてＵＩＤは、図６のように、６４ビットで構成され、タイムスロット数の２進数表示文字長さをエリアとする。ここでは、タイムスロット数１６であるので、エリアが４ビット単位で分割され、ＵＩＤは１６個のエリアに分割されている。このＵＩＤは、エリアＡ、Ｂ、Ｃ、ＤのＩＣ製造者コード４エリアとシリアル番号１０エリアとの１４エリア５６ビットによって各ＲＦＩＤタグをユニークに設定するもので、ＲＦＩＤタグ１の制御回路１２の中に書き込まれて保持されている。
【００３９】
次に、アンチコリジョン・シーケンスの説明を図７に示す動作フロー図を用いて説明する。図７に示す動作フロー図は、質問器（リーダ・ライタ）２に格納され実行されるプログラムの内容を示している。ここでは、タイムスロット数が１６の場合の典型的なアンチコリジョン・シーケンスを説明する。
【００４０】
まず、ステップＳ１１で、質問器のマスク関連データを記憶しているエリア（マスクデータエリア）が初期化される。この初期化は、マスク長データを０、マスク値データを所定値、ＲＦＩＤタグに格納されているＵＩＤ（固有データ）の操作される位置を示すエリア位置データも０にセットされる。
【００４１】
このようにしてコマンド発行の準備が整うと、次にステップＳ１２において、リーダ・ライタ２が、インベントリー（Inventory ）コマンドを送信する。その結果インベントリーコマンドが複数のＲＦＩＤタグ１へ送信される。そして、各ＲＦＩＤタグ１は、マスク長０であるので、ＵＩＤのエリア０で決める自己のタイムスロットタイミングに、質問器（リーダ・ライタ）２に向けて各々独立に応答を返す。従って、この両者間のアクセスによって、多くの場合、各ＵＩＤは質問器（リーダ・ライタ）２に単独で応答を返すが、ＲＦＩＤタグ１のいくつかについては応答が衝突する場合がある。
【００４２】
これに対応して、ステップＳ１３においては、インベントリーコマンドに応答したＲＦＩＤタグ１側の信号を検知して衝突したタイムスロット位置を検出する。この検出されたタイムスロット位置は、図８に示す衝突スロットバッファ１８に格納される。後述するように、衝突したＲＦＩＤタグ１を区別するためである。なお、この衝突スロットバッファ１８は、質問器（リーダ・ライタ）２の中に形成されている。
【００４３】
衝突がない場合は、次のステップＳ１４で、正常にタグの存在が検出されるとその該当ＲＦＩＤタグ１のＵＩＤデータは、図９に示す検出ＵＩＤバッファ１９に格納・保持される。この検出ＵＩＤバッファ１９も質問器（リーダ・ライタ）２に形成されている。このようにして、質問器（リーダ・ライタ）２のバッファ１８および１９には、衝突したタイムスロットデータならびにＵＩＤデータが蓄積されていく。
【００４４】
次に、正常検出されたタグがある場合は、これはステップＳ１５で確認され、次の制御がステップＳ１６で実行される。ステップＳ１６では、先述の検出ＵＩＤバッファ１９の内容を参照し、質問器（リーダ・ライタ）２は該当（ＵＩＤを持つ）タグをそのＵＩＤを指定して特定し、タグとのアクセスを行う。すなわち、必要なデータ・情報のやり取りを完了する。
【００４５】
このアクセスが完了後には、ステップＳ１７においてSTAY QUIETコマンドというインベントリーコマンドに対して応答を返送しない状態に設定するコマンドを該当ＲＦＩＤタグ１に送信し、タグとしての動作を止める。（ただし、電源がリセットされると応答する状態に戻る。）これによって、このタイミングにおける該当ＲＦＩＤタグ１とのアクセスは終了し、該当ＲＦＩＤタグ１は存在しない（在庫されていない）のと等価の状態に遷移する。
【００４６】
次に、ステップＳ１８で、他に検出されているＲＦＩＤタグ１が無いかを検索し、ステップＳ１５で他のＲＦＩＤタグ１が検出されている場合は、上述のステップＳ１６以降を繰り返し、該当ＲＦＩＤタグ１各々に対応する処理が行われる。正常に検出されたＲＦＩＤタグ１の処理が全て終了すると、ステップＳ１５での判定結果はＮｏとなり、制御はステップＳ２０に移される。
【００４７】
ステップＳ２０では、衝突したＲＦＩＤタグ１があったか否かが、衝突スロットバッファ１８の内容をみて判定される。衝突があったことが検出されると、ステップＳ２０の判定はＹｅｓとなり、ステップＳ２１以降で、ＵＩＤを利用した衝突したタグを区別する処理が実行される。
【００４８】
すなわち、まずステップＳ２１では、衝突が発生したタイムスロットのうち第一番目のタイムスロット位置データを、マスク関連データとして取り込む。この実施例においては、先述したように、タイムスロットは１６個存在する。今、タイムスロット１とタイムスロット４との２箇所で衝突が発生したとして、説明をして行く。この例では、第一番目のタイムスロット位置データとして“１”すなわち２進データ（０００１）が記憶される。加えて、この（０００１）をマスク値データとして、格納・記憶する。
【００４９】
続くステップＳ２２では、初期値が０（ステップＳ１１参照）であったマスク長に＋４を加算する。この結果、マスク長は４ビットに設定される。また、エリア位置にも＋１が加算され、その結果、次のタイムスロットを指定する位置データとしてＵＩＤのエリア１（図６参照）が選定される。
【００５０】
この様にして、次のインベントリーコマンドを実行する条件が整うと、制御はステップＳ１２に移される。次に実行されるインベントリーコマンドは先回の内容とは異なり、「マスク長が、４」「マスク値が、０００１」「ＵＩＤのエリア位置は、１」と更新されている。この様にして、更新された内容のインベントリーコマンドが実行される。衝突したタグがある場合である今回は、マスクとして、一度衝突がおこった値（０００１）を入れているため、必ずＲＦＩＤタグは１が複数個存在する。但し、ＲＦＩＤタグ１が応答を返すタイミングを指定する「ＵＩＤのエリア位置」は、前回とは異なっているので、再び衝突をする可能性は低くなる。しかし、原理的には皆無と言えない。
【００５１】
ともあれ、この様にインベントリーコマンドは再度行われると、これに合わせて前回同様、ステップＳ１５、１６、１７、１８を繰り返す。これによって、正常に検出されたＲＦＩＤタグ１については質問器（リーダ・ライタ）２とのアクセスが完了し、衝突状態によりアクセスが完了できないＲＦＩＤタグ１は段々と減少して行く。しかし、原理的には皆無になる訳ではない。従って、この２回目のインベントリーコマンド実行によっても衝突タグが残った場合には、再びステップＳ２０に制御が移され、その判定結果はＹｅｓとなる。そして、続いてステップＳ２１、２２のインベントリーコマンドを更新する処理が再び実行され、これに対応して３回目のインベントリーコマンドがステップＳ１２で実行される。
【００５２】
以降、このようなマスク位置を更新するこの処理を繰り返して、衝突したスロットがなくなれば、それはステップＳ２０で判定される判定結果は、Ｎｏとなり制御は、今度は、ステップＳ２３に移される。その結果、今度は、エリア位置を戻す制御がステップＳ２４、２５、並びにステップＳ１９を繰り返す処理がなされる。これは、同じエリア位置で、複数のスロットに衝突が起こった場合の抜けをカバーするためである。一連の処理を行い、エリア位置が０に戻った時点で、アンチコリジョンのシーケンスは完了する。このように処理を繰り返す事により、衝突によりアクセスができないＲＦＩＤタグ１が残ることを実質的に無くすることができる。
【００５３】
次に、図１０に示す簡易衝突対応アルゴリズムを説明する。図１０に示す動作フロー図は、図７に示したアンチコリジョン・アルゴリズムを簡略化したもので、ステップＳ３１で簡易衝突防止機能付きリードコマンドを実行する。なお、ここではコマンドとして、タグの固有ＩＤの何番目から衝突防止用のスロットをスタートさせるかというコードおよびタグから読み出したいデータの場所を示すコードをもったコマンドが発せられる。その結果、ステップＳ１２，１３で示すように、衝突したタイムスロットおよび正常検知されたＵＩＤ、並びに所望のリードデータが格納・保持される。
【００５４】
衝突があった場合は、ステップＳ３５の判定結果はＹｅｓとなり、再びステップＳ３１の簡易衝突防止機能付きリードコマンドが実行される。この場合、このステップＳ３１では、図7のフローチャートで示す精細なアルゴリズムを実行するのでは無く、簡単なアルゴリズムで次のコマンドを実行する。すなわち、スロット開始位置を単純に次の位置に移すことにより、次のコマンドを実行する。
【００５５】
このように、単純にスロット開始位置を移動した場合には、再度同じＲＦＩＤタグ１との間で衝突が起こることを完全には排除できない。しかし、先に述べた様に、ＲＦＩＤタグ１は少なくとも、ＩＣ製造者コードとシリアル番号の５６ビットで各々ユニークなＵＩＤを与えられており、上記の様に、単純・簡易にスロット開始位置を移動させたコマンドを実行しても、２回目以降、何回か繰り返すことにより、各ＲＦＩＤタグ１をほぼ識別することができ、通常のアプリケーションにおいては、問題・不具合が発生することがない。
【００５６】
このことは、発明者などの実験・経験で確認されているところである。このような簡易衝突防止アルゴリズムを採用するメリットは、システム構成が簡単になり、保守などがやり易くなることはもとより、ＲＦＩＤタグ１・質問器（リーダ・ライタ）２間のアクセス速度を上げることができ、結果的にＲＦＩＤタグ１と質問器（リーダ・ライタ）２とが相対的に移動する場合のアプリケーションにおいては、信号のやり取りの信頼性が向上し、システムの信頼性確保においても有利となる。このような場合には、アプリケーションの条件を選定することにより、この簡易型衝突防止アルゴリズムを積極的に採用することができる。
【００５７】
なお、上述の実施例では、図２の回路図に示すように、調整用コンデンサＣ２は１つである。この調整用コンデンサＣ２は複数設けることでよりきめ細かい調整が可能である。しかし、発明者等が種々実験をしたところでは、アンチコリジョン機能を使う場合には、調整用コンデンサは一つでほぼ十分である。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ＲＦＩＤタグにはアンチコリジョン対応機能を搭載するとともに、共振容量のオンオフを切り替えるためのスイッチング回路を設けている。このため、一定程度のＲＦＩＤタグ側の電源電圧／動作電圧が得られたならば、個々のＲＦＩＤタグの識別は、アンチコリジョン対応機能で確実に行うことができる。このため、共振周波数の変化は比較的ラフに設定しても安定な動作が確保できるもので、システム全体の信頼性を簡便に上げることができると言う実用性が極めて高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＲＦＩＤタグならびにそれを利用するＲＦＩＤ質問器のシステム概観図である。
【図２】この発明に係るＲＦＩＤタグの一実施の形態要部ブロック構成図である。
【図３】この発明に係るＲＦＩＤタグの一波形図である。
【図４】この発明に係るＲＦＩＤタグの別波形図である。
【図５】この発明に係るＲＦＩＤタグの一実施の形態動作フロー図である。
【図６】この発明に係るＲＦＩＤタグを識別するためのＵＩＤ（タグの固有番号）情報図である。
【図７】この発明に係るアンチコリジョン・シーケンスの動作フロー図である。
【図８】この発明に係る衝突スロットバッファのエリア格納図である。
【図９】この発明に係る検出ＵＩＤバッファのＵＩＤデータ格納図である。
【図１０】この発明に係る簡易衝突対応アルゴリズムの動作フロー図である。
【符号の説明】
１ ＲＦＩＤタグ
２ 質問器（リーダ・ライタ）
３ 検出エリア
４ 共振回路
５ 整流回路
６ 平滑コンデンサ
７ 定電圧回路
８，１１ 電圧検出回路
９ 排他的論理和（エクスクルーシブＯＲ）回路
１０ タイマ回路
１２ 制御回路
１３ リセット端子
１４ ＯＲ回路
１５ ラッチ回路
１６ ＵＩＤ記憶手段
１７ データ変・復調器
１８ 衝突スロットバッファ
１９ 検出ＵＩＤバッファ
Ｃ１ 共振用のコンデンサ
Ｃ２ 調整用のコンデンサ
ＳＷ１ スイッチング回路
Claims (4)
- ＲＦＩＤタグであって、
共振回路を形成するインダクタンスと複数の共振容量或いは前記複数の共振容量の少なくとも１以上の接続のオンオフを行うためのスイッチング回路と、
質問器（リーダ・ライタ）から前記共振回路を介して与えられる電力信号を平滑して定電圧を出力する定電圧回路と、
前記平滑された電圧を検出するための電圧検出手段と、
前記平滑された電圧の上昇度合を監視する電圧監視手段と、
所定の上昇が得られないときには、前記電圧監視手段の出力に応動して前記スイッチング回路のオンオフを指令する共振容量スイッチング指令手段とを備えており、
前記電圧監視手段が、
前記定電圧回路からの出力が第１の電圧に達したとき検出出力を出す第１の電圧検出回路と、この第１の電圧検出回路の出力を受けて所定期間のタイマ信号を出力するタイマ回路と、
前記定電圧回路の出力が第１の電圧より高い第２の電圧に達したとき検出出力を出す第２の電圧検出回路とを有し、
前記タイマ回路がタイマ信号を出力する間に、前記第２の電圧検出回路からの出力が得られないときに、前記スイッチング回路を駆動して前記共振容量の容量値を減らす一方、前記タイマ信号の出力が所定期間を経過した後に前記スイッチング回路の動作により、前記共振回路を初期状態に復帰させることを特徴とするＲＦＩＤタグ。 - 前記共振容量は、固定容量と少なくとも１個以上の調整用容量を有し、共振周波数が増加する場合には、前記調整用容量を切り離し、前記共振容量の容量値を減らすことで、前記質問器が規定する共振周波数に近づくように制御することを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
- 前記電圧監視手段は、前記調整用容量が複数ある場合には、前記所定期間毎に順次調整用容量を切り離し、全ての調整用容量が切り離され、かつ前記第１の電圧より高い前記第２の電圧に達することができない場合に、共振回路を前記初期状態に復帰させることを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ。
- 共振回路を形成するインダクタンスと複数の共振容量或いは前記複数の共振容量の少なくとも１以上の接続のオンオフをスイッチング回路により行い、
質問器（リーダ・ライタ）から前記共振回路を介して与えられる電力信号を平滑して定電圧を定電圧回路が出力し、
前記平滑された電圧を電圧検出手段が検出し、
前記平滑された電圧の上昇度合を電圧監視手段が監視し、
所定の上昇が得られないときには、前記電圧監視手段の出力に応動して前記スイッチング回路のオンオフを共振容量スイッチング指令手段により指令し、
前記電圧監視手段において、前記定電圧回路からの出力が第１の電圧に達したとき検出出力を第１の電圧検出回路が出して、この第１の電圧検出回路の出力を受けてタイマ回路が所定期間のタイマ信号を出力し、前記定電圧回路の出力が第１の電圧より高い第２の電圧に達したとき検出出力を第２の電圧検出回路が出力して、前記タイマ回路がタイマ信号を出力する間に、前記第２の電圧検出回路からの出力が得られないときに、前記スイッチング回路を駆動して前記共振容量の容量値を減らす一方、前記タイマ信号の出力が所定期間を経過した後に前記スイッチング回路の動作により、前記共振回路を初期状態に復帰させることを特徴とするＲＦＩＤタグにおける共振周波数の調整方法。
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