JP3890958B2

JP3890958B2 - 無線通信装置及びその制御方法、記憶媒体、並びにコンピュータ・プログラム

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Publication number: JP3890958B2
Application number: JP2001350868A
Authority: JP
Inventors: 徹寺島
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-11-15
Filing date: 2001-11-15
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2021-11-15
Also published as: JP2003150916A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、比較的近距離の無線通信エリアで動作する無線通信装置及びその制御方法、記憶媒体、並びにコンピュータ・プログラムに係り、例えば特定周波数の電波を受信したことに応答して識別情報や記憶されている情報に相当する電波を発信する動作特性を持つ無線タグを用いて非接触通信を行う無線通信装置及びその制御方法、記憶媒体、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【０００２】
更に詳しくは、本発明は、無線タグ及び無線タグ・リーダ／ライタ機能を装備する無線通信装置及びその制御方法、記憶媒体、並びにコンピュータ・プログラムに係り、同じ無線通信エリア内に複数の無線タグや無線タグ・リーダ／ライタが混在するような環境において無線タグ・リーダ／ライタ同士の干渉を防止する無線通信装置及びその制御方法、記憶媒体、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【０００３】
【従来の技術】
現在、非接触型の無線周波数識別装置（無線タグ）は、入退室を管理するシステムや、物流における物品識別システム、食堂などでの料金清算のシステム、ＣＤやソフトウエアなどの販売店での無断持ち出し防止システムなど、多数のシステムで利用されている。
【０００４】
無線タグは、固有の識別情報や読み書き可能な記憶領域を含んだデバイスであり、特定周波数の電波を受信したことに応答して識別情報や記憶されている情報に相当する電波を発信する動作特性を持ち、読み取り装置側で無線タグの識別情報や記憶領域に書き込まれている情報を読み出すことによりそれが何であるかを特定することができる。したがって、無線タグの識別情報や記憶領域に書き込まれている情報を用いたシステムでは、書き込まれている固有のＩＤやその他の情報を利用して、物品の判別や所有者の判別などを行うことができる。
【０００５】
例えば、特開平６−１２３７７３号公報には、送受信及びメモリ機能を備えたＩＣチップと、該チップの駆動源と、アンテナとをパッケージ化して小型に製作される無線周波数識別装置について開示されている。この無線周波数識別装置によれば、物品などに関するさまざまのデータをアンテナ経由でＩＣチップの受信手段に送信し、その出力をメモリに蓄積しておくとともに、必要に応じてメモリ内のデータを読み出して、アンテナを介して無線で外部に供給することができる。したがって、物品などの存在や位置を迅速且つ容易に確認したり追跡することが可能である。
【０００６】
ところで、このような無線タグ・システムは基本的に、無線タグへの読み取り又は書き込みを行う装置は同じ無線通信エリア内では１つしかないことを前提にして設計されている。このため、同じ無線通信エリア内に複数の無線タグや無線タグ・リーダ／ライタが混在するような環境下では、互いに干渉し合い、良好な無線通信を行うことができない。
【０００７】
例えば、１つの無線タグ・リーダ／ライタからのアクセスに対して複数の無線タグが応答してしまったり、同じ無線タグに対して複数の無線タグ・リーダ／ライタがアクセスを試みてしまったりする可能性がある。
【０００８】
例えば、特表２０００−５１３８４１号公報には、１つのＲＦ／ＩＤリーダからの呼び掛けに応答するときに複数のＲＦ／ＩＤタグが互いに衝突してしまうという問題を解決するために、ビットワイズのあらかじめ定められた応答とは異なるビットワイズ応答を持つタグを非活性化（ｄｅａｃｔｉｖａｔｅ）して、ビットワイズのあらかじめ定められた応答を持つタグを選択的に活性化（ａｃｔｉｖａｔｅ）させておくことにより、複数のタグから明瞭に得られるようにする、高周波識別タグのための方法及び装置について開示されている。
【０００９】
同公報で提案されているように、無線タグのリーダ／ライタがアクセスの相手としない無線タグを非活性化又はスリープさせることにより、無線タグからの応答が互いに干渉してしまうという問題を回避することができる。
【００１０】
ところが、上述したようなリーダ／ライタ機能付き無線タグのような場合、無線タグはスリープ状態となって応答が干渉し合う事態を回避することができたとしても、そのリーダ／ライタ機能からの要求が他のリーダ／ライタと干渉してしまうという問題が依然として残されている。
【００１１】
このような同じ無線通信エリア内における通信の干渉の問題は、非接触通信システムとして周知のＩＣカード及びＩＣカード・リーダ／ライタにおいても当て嵌まるであろう。ＩＣカードは、リーダ／ライタからの質問信号に対する応答信号に応じて自身のアンテナ間の負荷を変化させることによってリーダ／ライタの受信回路に現れる信号に振幅変調をかけて通信を行う。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、特定周波数の電波を受信したことに応答して識別情報や記憶されている情報に相当する電波を発信する動作特性を持つ無線タグを用いて非接触通信を行う、優れた無線通信装置及びその制御方法、記憶媒体、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００１３】
本発明の更なる目的は、無線タグ及び無線タグ・リーダ／ライタ機能の双方を装備して無線通信エリア内で好適に動作する、優れた無線通信装置及びその制御方法、記憶媒体、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００１４】
本発明の更なる目的は、同じ無線通信エリア内に複数の無線タグや無線タグ・リーダ／ライタが混在するような環境において無線タグ・リーダ／ライタ同士の干渉を防止することができる、優れた無線通信装置及びその制御方法、記憶媒体、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、無線データを送受信する無線通信装置であって、
外部からの要求信号を受信するとともにこれに対する応答信号を返す受動通信部と、
外部に要求信号を送信するとともにこれに対する応答信号を受信する能動通信部とを備え、
前記受動通信部はスリープ要求信号を受信したことに応答してスリープ状態に陥って外部からの要求信号に応答しなくなる、
ことを特徴とする無線通信装置である。
【００１６】
また、本発明の第２の側面は、外部からの要求信号を受信するとともにこれに対する応答信号を返す受動通信部と、外部に要求信号を送信するとともにこれに対する応答信号を受信する能動通信部とを備えて、無線データを送受信する無線通信装置の制御方法であって、
スリープ要求信号を受信したことに応答して前記受動通信部がスリープ状態に陥って外部からの要求信号に応答しなくなるステップを備える、
ことを特徴とする無線通信装置の制御方法である。
【００１７】
本発明の第１又は第２の側面に係る無線通信装置又はその制御方法によれば、複数の無線通信装置が同じ無線通信エリア内に混在するような場合であっても、同じ要求信号に対する複数の受信通信部からの応答信号が干渉し合うことを回避することができる。
【００１８】
前記受動通信部は、スリープ状態でスリープ解除要求信号を受信したことに応じてスリープ状態を解除して、外部からの要求信号に対する応答を再開するようになっている。
【００１９】
また、前記受動通信部がスリープ状態の間、前記能動通信部は要求信号の送信が禁止される。したがって、複数の無線通信装置が同じ無線通信エリア内に混在するような場合であっても、互いの能動通信部からの要求信号が干渉しあることを回避することができる。
【００２０】
ここで、前記能動通信部は、要求信号を変調して所定の送信周波数の電波として送出する無線タグ・リーダとして構成することができる。また、前記受動通信部は、外部から受信した要求信号を非接触状態で認識する無線タグとして構成することができる。
【００２１】
すなわち、無線タグ・リーダに無線タグと同等の機能を付加することによって、無線タグ・リーダ自体が他の無線タグ・リーダからの要求に対して無線タグとしての振る舞いをすることができる。このような場合、本発明の第１の側面に係る無線通信装置は、外部の無線タグ・リーダからスリープ要求を受信したときに、無線タグにおける受動的な信号送信を禁止することに連動して、無線タグ・リーダにおける能動的な信号送信も禁止することによって、他の無線タグ・リーダとの間で要求信号の干渉を軽減することができる。
【００２２】
あるいは、前記能動通信部は、前記受動通信部におけるアンテナ間の負荷変動に応じて現れる信号に変調をかけて応答信号を受信するＩＣカード・リーダとして構成することができる。また、前記受動通信部は、外部からの要求信号に対する応答信号に応じて自身のアンテナ間の負荷を変化させるＩＣカードとして構成することができる。
【００２３】
このような場合、本発明の第１の側面に係る無線通信装置は、外部のＩＣカード・リーダからスリープ要求を受信したときに、ＩＣカードにおける受動的な信号送信を禁止することに連動して、ＩＣカード・リーダにおける能動的な信号送信も禁止することによって、他のＩＣカード・リーダとの間で要求信号の干渉を軽減することができる。
【００２４】
また、本発明の第３の側面は、外部からの要求信号を受信するとともにこれに対する応答信号を返す受動通信部と、外部に要求信号を送信するとともにこれに対する応答信号を受信する能動通信部とを備えた無線通信装置の制御をコンピュータ・システム上で実行するように記述されたコンピュータ・ソフトウェアをコンピュータ可読形式で物理的に格納した記憶媒体であって、前記コンピュータ・ソフトウェアは、
スリープ要求信号を受信したことに応答して前記受動通信部がスリープ状態に陥って外部からの要求信号に応答しなくするステップと、
スリープ解除要求信号を受信したことに応じて前記受動通信部がスリープ状態を解除して外部からの要求信号に対する応答を再開させるステップと、
前記受動通信部がスリープ状態の間、前記能動通信部による要求信号の送信を禁止するステップと、
を具備することを特徴とする記憶媒体である。
【００２５】
本発明の第３の側面に係る記憶媒体は、例えば、さまざまなプログラム・コードを実行可能な汎用コンピュータ・システムに対して、コンピュータ・ソフトウェアをコンピュータ可読な形式で提供する媒体である。このような媒体は、例えば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やＣＤ（Compact Disc）、ＦＤ（Floppy Disk）、ＭＯ（Magneto-Optical disc）などの着脱自在で可搬性の記憶媒体である。あるいは、ネットワーク（ネットワークは無線、有線の区別を問わない）などの伝送媒体などを経由してコンピュータ・ソフトウェアを特定のコンピュータ・システムに提供することも技術的に可能である。
【００２６】
本発明の第３の側面に係る記憶媒体は、コンピュータ・システム上で所定のコンピュータ・ソフトウェアの機能を実現するための、コンピュータ・ソフトウェアと記憶媒体との構造上又は機能上の協働的関係を定義したものである。換言すれば、本発明の第３の側面に係る記憶媒体を介して所定のコンピュータ・ソフトウェアをコンピュータ・システムにインストールすることによって、コンピュータ・システム上では協働的作用が発揮され、本発明の第１及び第２の各側面に係る無線通信装置又はその制御方法と同様の作用効果を得ることができる。
【００２７】
また、本発明の第４の側面は、外部からの要求信号を受信するとともにこれに対する応答信号を返す受動通信部と、外部に要求信号を送信するとともにこれに対する応答信号を受信する能動通信部とを備えた無線通信装置の制御をコンピュータ・システム上で実行するように記述されたコンピュータ・プログラムであって、
スリープ要求信号を受信したことに応答して前記受動通信部がスリープ状態に陥って外部からの要求信号に応答しなくするステップと、
スリープ解除要求信号を受信したことに応じて前記受動通信部がスリープ状態を解除して外部からの要求信号に対する応答を再開させるステップと、
前記受動通信部がスリープ状態の間、前記能動通信部による要求信号の送信を禁止するステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００２８】
本発明の第４の側面に係るコンピュータ・プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムを定義したものである。換言すれば、本発明の第４の側面に係るコンピュータ・プログラムをコンピュータ・システムにインストールすることによって、コンピュータ・システム上では協働的作用が発揮され、本発明の第１及び第２の各側面に係る無線通信装置又はその制御方法と同様の作用効果を得ることができる。
【００２９】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００３１】
図１には、本発明を実現した無線通信エリアの様子を示している。この無線通信エリア内では、複数の無線タグ、並びに複数のリーダ・ライタ装置が混在している。同図において、参照番号１及び２は無線タグであり、また、参照番号３及び４は無線タグ・リーダ／ライタである。以下、単に「無線タグ・リーダ／ライタ」と呼ぶときには、無線タグ及びリーダ／ライタ機能の双方を備えた無線通信装置であるとする。
【００３２】
図１に示す例では、無線タグ・リーダ／ライタ３が同じ無線通信エリア内に存在する無線タグ１及び２、並びに無線タグ・リーダ／ライタ４に対して読み出し又は書き込み要求を送信し、その応答を受信している様子を示している。この場合、無線タグ・リーダ／ライタ３から見ると、無線タグ・リーダ／ライタ４は、無線タグ１及び２と同様に振る舞いをする。すなわち、無線タグ・リーダ／ライタ３は、無線タグ・リーダ／ライタ４も無線タグの１つとして認識する。
【００３３】
さらに、同図に示す例では、無線タグ・リーダ／ライタ３への干渉を軽減するために、無線タグ・リーダ／ライタ４がリーダ／ライタとして能動的な送信信号を送出することを抑制している。
【００３４】
図２には、無線タグ及びリーダ／ライタの双方の機能を備えた無線通信装置１００のハードウェア構成を模式的に示している。以下、同図を参照しながら各部について説明する。
【００３５】
参照番号１０１は不揮発性記憶領域であり、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable ROM）のような書き込み可能な不揮発性メモリ装置や,ハード・ディスク装置のような外部記憶装置で構成される。この不揮発性記憶領域１０１は、無線通信装置１００の動作を制御するためのプログラム・コードを保持する制御ソフトウェア格納領域と、無線通信装置１００が無線タグ（若しくはその他の受動的な通信装置）として振舞うときに使用する仮想タグ記憶領域と、その他の汎用的に使用可能な記憶領域を備えている。
【００３６】
参照番号１０２は、出力画面を持った表示部であり、例えば液晶表示ディスプレイ（ＬＣＤ）で構成され、無線通信装置１００の操作や状態を表示するために使用される。
【００３７】
参照番号１０３は、無線通信装置１００全体の動作を統括的にコントロールするＣＰＵ（Central Processing Unit）である。また、参照番号１０４は、一時記憶領域１０４であり、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような書き換え可能な揮発性メモリ装置で構成される。ＣＰＵ１０３は、不揮発性記憶領域１０１の制御ソフトウェア格納領域から一時記憶領域１０４上にロードしたプログラム・コードを実行し、また、プログラム実行中の作業データを一時記憶領域１０４に一時保存する。
【００３８】
参照番号１０５は、ユーザが操作コマンドやデータなどを入力するための入力部である。入力部１０５は、例えば複数のキーやボタン、あるいは、表示部１０２の表示画面に重畳されたタッチパネルなどで構成される。
【００３９】
参照番号１０６は、無線通信部であり、ＣＰＵ１０３からのコマンドに従って外部と無線通信を行う機能モジュールであり、信号の送受信を司るベースバンド・ブロックや所定のＲＦ周波数信号をアンテナ１０７を介して送受信するＲＦブロックを備えている。無線通信部１０６は、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）のような、ＩＣ完成後にユーザが内部論理をプログラムにより変更できる汎用のロジック・デバイスで構成することができる。
【００４０】
本実施形態では、無線通信部１０６は、外部からの要求信号を受信して応答信号を返す受動通信機能と、外部に要求信号を送信するとともに外部からその応答信号を受信する能動通信機能とを備えている。但し、これらの詳細については後述に譲る。
【００４１】
参照番号１０８は、外部インターフェースであり、無線通信装置１００をコンピュータやその他の情報機器,情報処理端末と接続するために使用することができる。外部インターフェースは、例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、ＲＳ２３２Ｃ、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩｒＤＡ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂなどの標準的なインターフェースで構成することができる。
【００４２】
図３には、無線通信部１０６の機能構成を模式的に示している。同図に示すように、外部からの要求信号を受信して応答信号を返す受動通信部１０６Ａと、外部に要求信号を送信するとともに外部からその応答信号を受信する能動通信部１０６Ｂを備えている。
【００４３】
受動通信部１０６Ａは、外部から読み出し要求や書き込み要求の他、スリープ要求及びスリープ解除要求などの要求信号を受信することができる。読み出し要求を受信した場合には、不揮発性記憶領域１０１の仮想タグ記憶領域に格納されている要求データを返信する。また、書き込み要求を受信した場合には、不揮発性記憶領域１０１の仮想タグ記憶領域に要求データを書き込む。
【００４４】
また、受動通信部１０６Ａは、スリープ要求を受信したことに応答して、スリープ状態に陥る。スリープ状態では、外部からの読み出し要求や書き込み要求に応答しなくなる。例えば、同じ無線通信エリア内で複数の受動通信部１０６Ａが混在するような場合、特定の受動通信部１０６Ａ以外をスリープ状態に設定することにより、受動通信部１０６Ａからの応答が互いに干渉してしまうという問題を回避することができる。スリープ状態は、スリープ解除要求を受信してスリープが解除されるまで継続する。
【００４５】
受動通信部１０６Ａは、自身の状態すなわちスリープ状態又はスリープ解除状態のいずれであるかを状態保持部１０６Ｃに保持している。能動通信部１０Ｂは、受動通信部１０６Ａの状態保持部１０６Ｃにアクセスすることができる。
【００４６】
一方の能動通信部１０６Ｂは、外部に読み出し要求や書き込み要求の他、スリープ要求及びスリープ解除要求などの要求信号を送信するとともに、これに対する応答信号を受信することができる。スリープ要求を送信することにより、相手方の受動通信部１０６Ａをスリープ状態に遷移させ、また、スリープ解除要求を送信することによりそのスリープ状態を解除することができる。
【００４７】
能動通信部１０Ｂは、要求信号を送信する前に、受動通信部１０６Ａ内の状態保持部１０６Ｃを参照して、受動通信部１０６Ａがスリープ状態であるか否かを判別する。そして、スリープ状態であれば、要求信号の送出をディセーブルする。これによって、例えば同じ無線通信エリア内に複数の能動通信部１０Ｂが混在するような場合に、要求信号が互いに干渉してしまうという問題を回避することができる。
【００４８】
受動通信機能と能動通信機能の組合せの一例として、特定周波数の電波を受信したことに応答して識別情報や記憶されている情報に相当する電波を発信する動作特性を持つ無線タグと、無線タグ・リーダ／ライタを挙げることができる。
【００４９】
ここで、能動通信部としての無線タグ・リーダ／ライタが受動通信部としての無線タグに対して読み書き動作を行なう仕組みについて、図４を参照しながら説明する。図示の例では、無線送受信のために電磁授受方式が採用されている。
【００５０】
同図において、参照番号１１は、無線タグであり、タグ・チップ１２とアンテナ１３で構成される。
【００５１】
アンテナ１３には、半波長のダイポール・アンテナなどが使用される。また、タグ・チップ１２は、変調部２０と、整流・復調部２２と、メモリ部２３で構成される。メモリ部２３は、仮想タグ記憶領域（前述）に相当する。
【００５２】
無線タグ・リーダ／ライタ１０より送信された電波ｆoは、アンテナ１３で受信され、整流・復調部２２に入力される。ここで、電波ｆoは整流され、直流電源に変換されると同時に、この電源により復調機能が動作開始して、無線タグ１１に対する読み取り信号であることが認識される。発生した電源は、メモリ部２３及び変調部２０にも供給される。
【００５３】
メモリ部２３は、内部にあらかじめ格納されたＩＤなど情報を読み出して、変調部２０に送信データとして送る。変調部２０は、ダイオード・スイッチ２１で構成され、送信データにより、ダイオード・スイッチ２１はオン／オフ動作を繰り返す。すなわち、データが１の場合は、オンとなり、アンテナ１３はアンテナ・インピーダンス（例えば、５０オーム）で終端される。
【００５４】
このとき、無線タグ・リーダ／ライタ１０からの電波は無線タグ１１側で吸収される。データが０の場合は、オフとなり、ダイオード・スイッチ２１はオープン状態となり、同時にアンテナ１３の終端もオープン状態となる。このとき、タグ・リーダ／ライタ１０からの電波は反射され、送信元に戻ることになる。
【００５５】
このような通信方法は「バック・スキャッタ方式」と呼ばれる。こうして、無線タグ１１は無電源で内部の情報を無線タグ・リーダ／ライタ１０側に送ることが可能となる。
【００５６】
一方の無線タグ・リーダ／ライタ１０は、タグ読み取りモジュール１４と、このタグ読み取りモジュール１４に接続されたアンテナ１５で構成され、ホスト機器１６に接続して使用される。ホスト機器１６は、例えば、無線通信装置１００内のＣＰＵ１０３や、さらに外部インターフェース１０８経由で接続されるパーソナル・コンピュータやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの情報端末で構成され、ユーザが対話入力を行うためのユーザ・インターフェースを提供する。
【００５７】
ホスト機器１６は、まず、無線タグ１１の読み取り指示をホスト・インタフェース部３１を経由して通信制御部３０に通知する。
【００５８】
ベースバンド処理部２９は、通信制御部３０からのタグの読み取りコマンドを受け取ると、送信データに編集を行い、フィルタリングを行った後、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調部２７にベースバンド信号を送る。ＡＳＫ変調部２７は、周波数シンセサイザ２６の周波数ｆoでＡＳＫ変調を行う。
【００５９】
周波数シンセサイザ２６の周波数設定は、通信制御部３０によって行われる。一般に、無線タグ１１からの信号の定在波やマルチパスの軽減のために、無線タグ１１への送信周波数は、ホッピングして用いられる。このホッピングの指示も通信制御部３０によって行われる。ＡＳＫ変調がかけられた送信信号は、サーキュレータ２４を経由して、アンテナ１５より無線タグ１１に向けて放射される。
【００６０】
先に述べたように、バック・スキャッタ方式で戻って来た無線タグ１１からの反射信号は、無線タグ・リーダ／ライタ１０から送信された信号と同一周波数である。この信号は、無線タグ・リーダ／ライタ１０のアンテナ１５で受信され、ミキサー２５に入力される。
【００６１】
ミキサー２５には、送信時と同じローカル周波数ｆoが入力されるため、ミキサー２５の出力には、無線タグ１１側で変調をかけた信号が現れることになる。
【００６２】
復調部２８では、この信号から１／０のデータに復調を行い、ベースバンド処理部２９に送る。ベースバンド処理部２９では、データをデコードし、無線タグ１１内のメモリ部２３に格納されていたデータを取り出す。このデータは、通信制御部３０の指示に従い、ホスト・インタフェース部３１からホスト機器１６に転送される。
【００６３】
以上のようにして、無線タグ・リーダ／ライタ１０は、無線タグ１１内の情報を読み出すことができる。また、無線タグ・リーダ／ライタ１０は、上述と同様の動作で無線タグ１１への書き込み動作を行なうことができる。この場合、ホスト機器１６側の指定データを無線タグ１１内のメモリ部２３（すなわち仮想タグ記憶領域）に書き込むことができる。
【００６４】
また、受動通信機能と能動通信機能の組合せについての他の例として、リーダ／ライタからの要求信号に対する応答信号に応じて自身のアンテナ間の負荷を変化させることによってリーダ／ライタの受信回路に現れる信号に振幅変調をかけて通信を行う非接触ＩＣカード並びにＩＣカード・リーダ／ライタを挙げることができる。
【００６５】
ＩＣカードとＩＣカード・リーダ／ライタ間の無線通信は、例えば電磁誘導の原理に基づいて実現される。図５には、電磁誘導に基づくＩＣカードとＩＣカード・リーダ／ライタの無線通信の仕組みを概念的に図解している。ＩＣカード・リーダ／ライタは、ループ・コイルで構成されたアンテナＬ_RWを備え、このアンテナＬ_RWに電流Ｉ_RWを流すことでその周辺に磁界を発生させる。一方、ＩＣカード側では、電気的にはＩＣカードの周辺にループ・コイルＬ_cが形設されている。ＩＣカード側のループ・コイルＬ_c端にはＩＣカード・リーダ／ライタ側のループ・アンテナＬ_cが発する磁界による誘導電圧が生じて、ループ・コイルＬ_c端に接続されたＩＣカードの端子に入力される。
【００６６】
ＩＣカード・リーダ／ライタ側のアンテナＬ_RWとＩＣカード側のループ・コイルＬ_cは、その結合度は互いの位置関係によって変わるが、系としては１個のトランスを形成していると捉えることができ、ＩＣカードの読み書き動作を図６に示すようにモデル化することができる。
【００６７】
ＩＣカード・リーダ／ライタ側では、アンテナＬ_RWに流す電流Ｉ_RWを変調することで、ＩＣチップ上のループ・コイルＬ_cに誘起される電圧Ｖ_Oは変調を受け、そのことを利用してＩＣカード・リーダ／ライタはＩＣカードへのデータ送信を行うことができる。
【００６８】
また、ＩＣカードは、ＩＣカード・リーダ／ライタへ返送するためのデータに応じてループ・コイルＬ_cの端子間の負荷を変動させる機能（Load Switching）を持つ。ループ・コイルＬ_cの端子間の負荷が変動すると、ＩＣカード・リーダ／ライタ側ではアンテナ端子間のインピーダンスが変化して、アンテナＬ_RWの通過電流Ｉ_RWや電圧Ｖ_RWの変動となって現れる。この変動分を復調することで、ＩＣカード・リーダ／ライタはＩＣカードの返送データを受信することができる。
【００６９】
すなわち、ＩＣカードは、ＩＣカード・リーダ／ライタからの要求信号に対する応答信号に応じて自身のアンテナ間の負荷を変化させることによって、カード読み書き装置側の受信回路に現れる信号に振幅変調をかけて通信を行うことができる。
【００７０】
図７には、無線通信装置１００における信号受信処理動作をフローチャートの形式で示している。この動作は、無線通信装置が通常の無線タグ（あるいはＩＣカード）のような受動通信機能としての振る舞いを可能にするものであり、例えば、ＣＰＵ１０３が不揮発記憶領域１０１に格納されている制御ソフトウェアを実行するという形態で実現される。あるいは、ＦＰＧＡなどによって構成された無線通信部１０６内のベースバンド・ブロックに実装されたロジックによって実現することも可能である。以下、このフローチャートを参照しながら、無線通信装置１００における信号受信処理について説明する。
【００７１】
無線通信装置１００において信号受信処理が起動すると、まずステップＳ１において、スリープ状態をオフに初期化する。そして、これ以降、ステップＳ２で信号受信待ちの状態となる。
【００７２】
信号受信待ち状態において、無線通信装置１００が、外部の無線タグ（あるいはＩＣカード）などの受動通信機能から応答信号を受け取ったり、あるいは無線タグ・リーダ／ライタ（あるいはＩＣカード・リーダ／ライタ）などの能動受信機能から要求信号を受け取ると、ステップＳ３に進んでスリープ状態の判定を行う。
【００７３】
判断ブロックＳ３において、スリープ状態がオンであると判定された場合、ステップＳ４に進んで、さらに受信した信号がスリープ解除要求であるかどうかの判定を行う。スリープ解除要求以外の信号の場合、スリープ中にある無線通信装置１００は、何も処理をせずにステップＳ２に戻り、次の信号受信を待つ。
【００７４】
他方、ステップＳ４においてスリープ解除要求であると判定された場合には、次ステップＳ５に進んで、スリープ状態をオフに設定した後、ステップＳ２に戻り、次の信号受信を待つ。
【００７５】
ステップＳ５における処理を行うと、この無線通信装置１００は、スリープ状態が解除され、無線タグ（あるいはＩＣカード）などの受動通信機能としてさまざまな要求に対して応答できる状態となるとともに、無線タグ・リーダ／ライタ（あるいはＩＣカード・リーダ／ライタ）としてさまざまな要求を送信できる状態になる。
【００７６】
また、判断ブロックＳ３において、スリープ状態がオフであると判定された場合には、ステップＳ６に進んで受信した信号が、他の無線タグ・リーダ／ライタ（あるいはＩＣカード・リーダ／ライタ）などの能動通信機能からの要求信号であるか、又は、他の無線タグ（又はＩＣカード）などの受動通信機能からの応答信号であるかを判定する。
【００７７】
判断ブロックＳ６において、他の無線タグ・リーダ／ライタ（あるいはＩＣカード・リーダ／ライタ）などの能動通信機能からの要求信号であると判定された場合には、ステップＳ７に進んで、さらに受信信号がスリープ要求であるか否かを判定する。
【００７８】
判断ブロックＳ７においてスリープ要求であると判定された場合には、次Ｓ８においてスリープ状態をオンに設定した後、ステップＳ２に戻り、次の信号受信を待つ。
【００７９】
ステップＳ８の処理を行うと、この無線通信装置１００は、スリープ状態が解除されるまで、無線タグ（あるいはＩＣカード）などの受動通信機能としてさまざまな要求に対して応答しなくなるとともに、無線タグ・リーダ／ライタ（あるいはＩＣカード・リーダ／ライタ）などの能動通信機能としてさまざまな要求を送信しなくなる。
【００８０】
また、判断ブロックＳ７において、受信信号がスリープ要求以外であると判定された場合には、ステップＳ１０に進んで、無線通信部１０６は無線タグ（あるいはＩＣカード）などの受動通信機能としての振る舞い、すなわち要求受信処理を行う。その後、ステップＳ２に戻り、次の信号受信を待つ。ステップＳ１０における要求受信処理については、紙面の関係上、別途、図９にて説明する。
【００８１】
判断ブロックＳ６において、受信信号が、他の無線タグ・リーダ／ライタ（あるいはＩＣカード・リーダ／ライタ）などの能動通信機能からの要求信号ではないと判定された場合、すなわち、他の無線タグ（あるいはＩＣカード）などの受動通信機能からの応答信号であると判定された場合には、ステップＳ９に進んで、無線タグ・リーダ／ライタ（あるいはＩＣカード・リーダ／ライタ）などの能動通信機能としての振る舞い、すなわち応答受信処理を行う。その後、ステップＳ２に戻り、次の信号受信を待つ。ステップＳ９における応答受信処理については、紙面の関係上、別途、図８にて説明する。
【００８２】
図８には、図７に示したフローチャート中のステップ９における応答受信処理の手順をフローチャートの形式で示している。この応答受信処理は、無線通信装置１００が無線タグ・リーダ／ライタ（あるいはＩＣカード・リーダ／ライタ）などの能動通信機能としての振る舞いに相当する。この応答受信処理は、例えば、ＣＰＵ１０３が不揮発記憶領域１０１に格納されている制御ソフトウェアを実行するという形態で実現される。あるいは、ＦＰＧＡなどによって構成された無線通信部１０６内のベースバンド・ブロックに実装されたロジックによって実現することも可能である。以下、このフローチャートを参照しながら、無線通信装置１００の応答受信処理について説明する。
【００８３】
無線通信装置１００は、応答信号受信処理開始後、応答結果を作成し、呼び元の手続きに処理を返して（ステップＳ２１）、応答受信処理を終了する。
【００８４】
また、図９には、図７に示したフローチャート中のステップ１０における要求受信処理の手順をフローチャートの形式で示している。この要求受信処理は、無線通信装置１００が無線タグ（あるいはＩＣカード）などの受動通信機能としての振る舞いに相当する。この要求受信処理は、例えば、ＣＰＵ１０３が不揮発記憶領域１０１に格納されている制御ソフトウェアを実行するという形態で実現される。あるいは、ＦＰＧＡなどによって構成された無線通信部１０６内のベースバンド・ブロックに実装されたロジックによって実現することも可能である。以下、このフローチャートを参照しながら、無線通信装置１００の要求受信処理について説明する。
【００８５】
まず、ステップＳ３１において、受信した要求がＩＤ識別要求であるか否かを判別する。ＩＤ識別要求である場合には、ステップＳ３２に進んで、ＩＤ識別処理を実行する。ＩＤ識別処理とは、この無線タグなどの受動通信機能が持つＩＤを読み出すことである。この実施形態では、不揮発記憶領域１０１の仮想タグ記憶領域内からＩＤが読み出されて、要求元に送出される。
【００８６】
また、受信した要求がＩＤ識別要求でなければ、次いでステップＳ３４において、書き込み要求であるか否かを判別する。書き込み要求である場合には、ステップＳ３５に進んで、書き込み処理を実行する。この実施形態における書き込み処理とは、図２に示した不揮発記憶領域１０１内の仮想タグ記憶領域に対して、要求された位置に、要求された情報を書き込むことである。
【００８７】
また、受信した要求が書き込み要求でなければ、次いで次いでステップＳ３６において、読み出し要求であるか否かを判別する。読み出し要求である場合には、ステップＳ３７に進んで、読み出し処理を実行する。この実施形態における読み出し処理とは、図２に示した不揮発記憶領域１０１内の仮想タグ記憶領域に保持されている情報を、要求された位置から、要求されたサイズで読み出すことである。
【００８８】
これら受信した要求の処理を行なった後、ステップＳ３３で要求元に応答信号を送信して、本処理ルーチン全体を終了する。
【００８９】
また、図１０には、無線通信装置１００が信号送信処理を行うための処理手順をフローチャートの形式で示している。この処理手順によれば、無線タグ・リーダ／ライタ（あるいはＩＣカード・リーダ／ライタ）などの能動通信機能として振る舞いをする際に、無線タグ（あるいはＩＣカード）などの受動通信機能の状態（すなわちスリープ状態であるか否か）に応じて能動的な要求信号の送信処理を制限するようになっている。
【００９０】
この処理手順は、例えば、ＣＰＵ１０３が不揮発記憶領域１０１に格納されている制御ソフトウェアを実行するという形態で実現される。あるいは、ＦＰＧＡなどによって構成された無線通信部１０６内のベースバンド・ブロックに実装されたロジックによって実現することも可能である。以下、このフローチャートを参照しながら、無線通信装置１００における信号送信処理について説明する。
【００９１】
無線通信装置１００は、不揮発記憶領域１０１内に格納されている制御ソフトウエアの動作により各種要求信号の送信を行う際、まずステップＳ４１において、無線タグ（あるいはＩＣカード）などの受動通信機能部１０６Ａがスリープ状態であるか否かを判別する。
【００９２】
スリープ状態ではないと判定された場合には、他の無線通信装置との間で要求信号が互いに干渉する心配はないので、ステップＳ４２に進んで要求信号送信をそのまま実行する。
【００９３】
他方、判断ブロックＳ４１において、無線タグ（あるいはＩＣカード）などの受動通信機能部１０６Ａがスリープ状態であると判定された場合には、信号送信を制限して他の要求信号との干渉を回避するために、ステップＳ４３に進んで、応答結果にスリープ中を設定して、本処理ルーチンを終了する。
【００９４】
以下の表１には、無線タグ及び無線タグリーダ・ライタ装置で構成される無線通信装置間で使用する要求信号をまとめている。上述した本発明の実施形態における無線通信装置１００は、最低限、これらの要求信号を送信できる機能を持つ必要がある。ここに示した以外の要求信号については必要に応じて追加・変更してもよい。
【００９５】
【表１】

【００９６】
また、以下の表２には、無線タグ及び無線タグリーダ・ライタ装置で構成される無線通信装置間で使用する応答信号をまとめている。上述した本発明の実施形における無線通信装置１００は、最低限、これらの応答信号を送信できる機能を持つ必要がある。ここに示した以外の応答信号については必要に応じて追加・変更してもよい。
【００９７】
【表２】

【００９８】
［追補］
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【００９９】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、特定周波数の電波を受信したことに応答して識別情報や記憶されている情報に相当する電波を発信する動作特性を持つ無線タグを用いて非接触通信を行う、優れた無線通信装置及びその制御方法、記憶媒体、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【０１００】
また、本発明によれば、無線タグ及び無線タグ・リーダ／ライタ機能の双方を装備して無線通信エリア内で好適に動作する、優れた無線通信装置及びその制御方法、記憶媒体、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【０１０１】
また、本発明によれば、同じ無線通信エリア内に複数の無線タグや無線タグ・リーダ／ライタが混在するような環境において無線タグ・リーダ／ライタ同士の干渉を防止することができる、優れた無線通信装置及びその制御方法、記憶媒体、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【０１０２】
本発明によれば、無線タグと、無線タグ・リーダ／ライタからなる無線通信システムにおいて、無線タグ・リーダ／ライタに無線タグと同等の機能を付加することによって、無線タグ読み書き装置自体が、他の無線タグ読み書き装置からの要求に対して無線タグとしての振る舞いをすることができる。また、外部の無線タグ・リーダ／ライタからスリープ要求を受信したときに、無線タグにおける受動的な信号送信を禁止することに連動して、無線タグ・リーダ／ライタにおける能動的な信号送信も禁止することにより、他の無線タグリーダ・ライタとの互いの要求信号の干渉を軽減することができる。
【０１０３】
さらに、本発明によれば、無線タグと無線タグ・リーダ／ライタ間の無線規格に特に変更を加えることなく上記の効果が得られることから、実装コストを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実現した無線通信エリアの様子を示した図である。
【図２】無線タグ及びリーダ／ライタの双方の機能を備えた無線通信装置１００のハードウェア構成を模式的に示した図である。
【図３】無線通信部１０６の機能構成を模式的に示したブロック図である
【図４】能動通信部としての無線タグ・リーダ／ライタが受動通信部としての無線タグに読み書き動作を行なう仕組みを説明するための図である。
【図５】電磁誘導に基づくＩＣカードとＩＣカード・リーダ／ライタの無線通信の仕組みを概念的に示した図である。
【図６】ＩＣカードの読み書き動作をモデル化した図である。
【図７】無線通信装置１００における信号受信処理動作をフローチャートの形式で示した図である。
【図８】図７に示したフローチャート中のステップ９における応答受信処理の手順を示したフローチャートである。
【図９】図７に示したフローチャート中のステップＳ１０における要求受信処理の手順を示したフローチャートである。
【図１０】無線通信装置１００が信号送信処理を行うための処理手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１００…無線通信装置
１０１…不揮発性記憶領域
１０２…表示部
１０３…ＣＰＵ
１０４…一時記憶領域
１０５…入力部
１０６…無線通信部
１０７…アンテナ
１０８…外部インターフェース

Claims

無線データを送受信する無線通信装置であって、
要求信号を送信する第１の外部機器からの要求信号を受信するとともに、該要求信号に対する応答信号を前記第１の外部機器に返す受動通信部と、
要求信号を受信する第２の外部機器に要求信号を送信するとともに、該要求信号に対して前記第２の外部機器から返信された応答信号を受信する能動通信部と、
不揮発性記憶手段と、
前記受動通信部及び前記能動通信部の動作を制御するとともに、前記受動通信部において受信した外部からの読み出し要求又は書き込み要求に応答して前記不揮発性記憶手段に対する読み出し又は書き込み動作を行なう制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記受動通信部がスリープ要求信号を受信したことに応答して、前記第１の外部機器からの読み出し要求信号並びに書き込み要求信号に対して前記受動通信部が応答信号を返さないスリープ状態に遷移させる、
ことを特徴とする無線通信装置。
前記スリープ状態において前記受動通信部がスリープ解除要求信号を受信したことに応じて、前記制御手段は前記スリープ状態を解除して、前記第１の外部機器からの読み出し要求信号並びに書き込み要求信号に対する前記受動通信部による応答を再開する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
前記受動通信部がスリープ状態又はスリープ解除状態のいずれであるかを保持する状態保持手段をさらに備え、
前記能動通信部は、前記状態保持手段を参照して、前記受動通信部がスリープ状態の間は前記第２の外部機器に対する要求信号の送信が禁止される、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
前記能動通信部は、要求信号を変調して所定の送信周波数の電波として送出する無線タグ・リーダであり、
前記受動通信部は、外部から受信した要求信号を非接触状態で認識する無線タグである、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
アンテナをさらに備え、
前記能動通信部は、アンテナを備えた前記第２の外部機器におけるアンテナ負荷変動に応じて変調処理が行なわれた応答信号を受信するＩＣカード・リーダであり、
前記受動通信部は、前記第１の外部機器からの要求信号に対する応答に従って前記アンテナ負荷を変化させることによって応答信号を生成するＩＣカードである、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
要求信号を送信する第１の外部機器からの要求信号を受信するとともに該要求信号に対する応答信号を前記第１の外部機器に返す受動通信部と、要求信号を受信する第２の外部機器に要求信号を送信するとともに該要求信号に対して前記第２の外部機器から返信された応答信号を受信する能動通信部と、不揮発性記憶手段を備えて、無線データを送受信する無線通信装置の制御方法であって、
前記受動通信部において受信した外部からの読み出し要求又は書き込み要求に応答して前記不揮発性記憶手段に対する読み出し又は書き込み動作を行なうステップと、
受動通信部がスリープ要求信号を受信したことに応答して、前記第１の外部機器からの読み出し要求信号並びに書き込み要求信号に対して前記受動通信部が応答信号を返さないスリープ状態に遷移させるステップと、
を具備することを特徴とする無線通信装置の制御方法。
前記スリープ状態において前記受動通信部がスリープ解除要求信号を受信したことに応じて、前記スリープ状態を解除して、前記第１の外部機器からの読み出し要求信号並びに書き込み要求信号に対する前記受動通信部による応答を再開するステップをさらに備える、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置の制御方法。
前記受動通信部がスリープ状態の間、前記能動通信部による前記第２の外部機器に対する要求信号の送信を禁止するステップをさらに備える、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置の制御方法。
前記能動通信部は、要求信号を変調して所定の送信周波数の電波として送出する無線タグ・リーダであり、
前記受動通信部は、外部から受信した要求信号を非接触状態で認識する無線タグである、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置の制御方法。
前記無線通信装置はアンテナをさらに備え、
前記能動通信部は、アンテナを備えた前記第２の外部機器におけるアンテナ負荷変動に応じて変調処理が行なわれた応答信号を受信するＩＣカード・リーダであり、
前記受動通信部は、前記第１の外部機器からの要求信号に対する応答に従って前記アンテナ負荷を変化させることによって応答信号を生成するＩＣカードである、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置の制御方法。
要求信号を送信する第１の外部機器からの要求信号を受信するとともに該要求信号に対する応答信号を前記第１の外部機器に返す受動通信部と、要求信号を受信する第２の外部機器に要求信号を送信するとともに該要求信号に対して前記第２の外部機器から返信された応答信号を受信する能動通信部と、不揮発性記憶手段を備えた無線通信装置の制御をコンピュータ・システム上で実行するように記述されたコンピュータ・ソフトウェアをコンピュータ可読形式で物理的に格納した記憶媒体であって、前記コンピュータ・ソフトウェアは、前記コンピュータ・システムに対し、
前記受動通信部において受信した外部からの読み出し要求又は書き込み要求に応答して前記不揮発性記憶手段に対する読み出し又は書き込み動作を行なう手順と、
受動通信部がスリープ要求信号を受信したことに応答して、前記第１の外部機器からの読み出し要求信号並びに書き込み要求信号に対して前記受動通信部が応答信号を返さないスリープ状態に遷移させる手順と、
前記受動通信部がスリープ状態の間、前記能動通信部による前記第２の外部機器に対する要求信号の送信を禁止する手順と、
前記スリープ状態において前記受動通信部がスリープ解除要求信号を受信したことに応じて、前記スリープ状態を解除して、前記第１の外部機器からの読み出し要求信号並びに書き込み要求信号に対する前記受動通信部による応答を再開する手順と、
を実行させることを特徴とする記憶媒体。
要求信号を送信する第１の外部機器からの要求信号を受信するとともに該要求信号に対する応答信号を前記第１の外部機器に返す受動通信部と、要求信号を受信する第２の外部機器に要求信号を送信するとともに該要求信号に対して前記第２の外部機器から返信された応答信号を受信する能動通信部と、不揮発性記憶手段を備えた無線通信装置の制御をコンピュータ・システム上で実行するように記述されたコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータ・システムに対し、
前記受動通信部において受信した外部からの読み出し要求又は書き込み要求に応答して前記不揮発性記憶手段に対する読み出し又は書き込み動作を行なう手順と、
受動通信部がスリープ要求信号を受信したことに応答して、前記第１の外部機器からの読み出し要求信号並びに書き込み要求信号に対して前記受動通信部が応答信号を返さないスリープ状態に遷移させる手順と、
前記受動通信部がスリープ状態の間、前記能動通信部による前記第２の外部機器に対する要求信号の送信を禁止する手順と、
前記スリープ状態において前記受動通信部がスリープ解除要求信号を受信したことに応じて、前記スリープ状態を解除して、前記第１の外部機器からの読み出し要求信号並びに書き込み要求信号に対する前記受動通信部による応答を再開する手順と、
を実行させることを特徴とするコンピュータ・プログラム。