JP4093278B2

JP4093278B2 - Ｒｆｉｄタグ用の読み書き処理装置および読み書き処理方法

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Publication number: JP4093278B2
Application number: JP2006234657A
Authority: JP
Inventors: 智規有吉; 公洋尾崎; 幸治坂頂
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2025-01-12
Also published as: JP2007020209A

Description

この発明は、半導体メモリを内蔵するＲＦＩＤタグと非接触の交信を行って、前記半導体メモリに対する情報の読み出し、または情報の書き込みを行う装置（読み書き処理装置）、およびこの装置において実行される読み書き処理方法に関する。

近年、荷物の管理現場や工場の組立ラインなどには、搬送される物品に種々の情報が書き込まれた記憶媒体を取り付け、この記憶媒体との無線通信により情報を非接触で読み取るシステムが導入されている。このシステムは、ＲＦＩＤシステム（Radio Frequency Identification System）と呼ばれる。前記物品に取り付けられる記憶媒体は、半導体メモリを含むＩＣチップや通信用のアンテナコイルなどが内蔵されたもので、ＲＦＩＤタグまたは非接触ＩＣタグなどと呼ばれる。

ＲＦＩＤシステム用の従来の読み書き処理装置は、アンテナ部と制御部とが同一の筐体内に組み込まれたリーダライタ、もしくはアンテナ部から分離したコントローラ、またはアンテナ部のうちの送受信回路と制御部とを含むコントローラとして構成される。従来の読み書き処理装置は、情報を読み出す場合、書き込む場合のいずれにおいても、ＲＦＩＤタグに所定形式のコマンドを送信し、ＲＦＩＤタグからそのコマンドに対するレスポンスを受けるようにしている。また、内部電源を持たないＲＦＩＤタグが使用される場合には、アンテナ部からの送信波によりＲＦＩＤタグ側のアンテナコイルに誘導起電力を発生させて、ＲＦＩＤタグ内の制御回路を駆動するようにしている。

上記のようなＲＦＩＤシステムは、一般に、種々の機器が設置された環境に導入されるので、ＲＦＩＤタグとアンテナ部との交信領域に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、システムの稼働に先立ち、試験的な交信を行って、ＲＦＩＤタグとの交信に支障がない状態かどうかをチェックしておく必要がある。

この点について、出願人は、以前に、読み書き処理装置にテストモードを設定し、このテストモードにおいて、ＲＦＩＤタグとの距離を調整しつつ読み書き処理を実行し、交信エラーが発生した場合に表示灯を点灯することを提案した（特許文献１参照）。

特許第２６１０８９７号公報

特許文献１の発明によれば、表示灯が点灯しない状態であれば、アンテナ部とＲＦＩＤタグとの交信が可能な状態であると判断することができる。しかしながら、ＲＦＩＤシステムを現場で本格稼働させた場合には、周囲の機器の動作などにより突発的なノイズが生じ、交信エラーが起こる可能性がある。しかしながら、突発的なノイズがいつどのような要因により生じるかまで解明するのは難しく、ノイズ対策を十分に実行できていないのが現状である。

この点について、下記の特許文献２では、読み書き処理装置からＲＦＩＤタグに疑似ランダム信号の送信を要求するコマンドを送信し、このコマンドに対する受信信号について、２種類の信号（データ系列がＲＦＩＤタグからの送信信号に類似する信号と類似しない信号）との相関値を求めている。そして、送信信号に類似する信号に対する相関値Ｃ１がしきい値Ｔ１を上回り、送信信号に類似しない信号に対する相関値Ｃ２がしきい値Ｔ２を下回った場合にのみ、データ読み出しのアクセスを許可するようにしている。

特開平９−１９０５１８号公報

上記特許文献２の発明によれば、ノイズレベルが低いことを確認した上で本格的な交信を実行することが可能となるので、交信処理の確度を向上することができる。しかしながら、この特許文献２の発明では、読み書き処理装置とＲＦＩＤタグとの間で、ノイズの状態をチェックするための特別の交信を行ったり、読み書き処理装置において相関演算処理を２とおり実行する必要があり、処理が複雑化するという問題がある。また、ノイズの変動が大きい環境下では、２つの相関値Ｃ１，Ｃ２が上記の要件を満たすことを確認して交信処理を開始しても、その時点で急激なノイズの変化が生じ、交信エラーとなるおそれがある。

また、交信エラーは、必ずしもノイズに起因するとは限らず、ＲＦＩＤタグの不良など、ノイズ以外の要因により起こる場合がある。上記特許文献１や２の発明を含めた従来のシステムでは、交信エラーの原因がノイズによるものか否かの確認まで行われていない。

この発明は、ＲＦＩＤタグとの交信処理において交信エラーが生じた場合に、そのエラーがノイズに起因するものか否かを、ユーザーが容易に確認できるようにすることを目的とする。

この発明にかかる読み書き処理装置は、半導体メモリを具備するＲＦＩＤタグと交信して、前記半導体メモリに対する情報の読み書きを行うためのもので、コンピュータによる制御部を具備するのが好ましい。この読み書き処理装置は、ＲＦＩＤタグとの交信のためのアンテナ部（アンテナコイル、信号の送信回路および受信回路を含む。）を同一筐体内に含むリーダライタとして構成することができる。ただし、読み書き処理装置の構成はこれに限定されるものではなく、前記アンテナ部とは別体のコントローラとして構成することもできる。または、アンテナ部のうちの送信回路や受信回路を含むタイプのコントローラとして構成することもできる。

ＲＦＩＤタグは、読み書き処理装置からのコマンドに応じて動作するように設定されているから、コマンドを送信しない状態下での受信信号には、ＲＦＩＤタグからの送信信号は含まれない。したがって、この受信信号の変動幅は、ノイズレベルを反映したものと考えることができる。

この発明にかかる第１の読み書き処理装置は、上記の点に着目してなされたもので、交信領域内に入ったＲＦＩＤタグを検出するための検出手段と、検出手段が交信領域内に入ったＲＦＩＤタグを検出したのに応じて、このＲＦＩＤタグに対する交信処理を開始する交信制御手段と、検出手段がＲＦＩＤタグを検出していない状態下で、コマンドを構成するデータを含まない搬送波のみを送出する交信待機状態を設定する待機処理手段と、前記交信待機状態下で得られた受信信号のレベルをノイズレベルとして抽出するノイズレベル抽出手段と、前記ノイズレベルの抽出結果を表示または外部に出力する報知手段とを具備する。

上記において、待機処理手段は、コマンドを構成するデータを出力しないようにすることによって、アンテナ部に搬送波のみを送信させることができる。ノイズレベル抽出手段は、受信信号を処理するレベル抽出回路（検波回路やＡ／Ｄ変換回路などを含む。）のほか、レベル抽出回路からの出力を処理する信号処理部を含めるのが好ましい。レベル抽出回路は、前記検波回路によって、この受信信号の包絡線のレベルを抽出することができる。信号処理部は、レベル抽出回路からの出力を複数回取り込んで、これらの平均値や分散値などを求め、その演算結果に基づきノイズレベルを判別するように構成することができる。

前記待機処理手段および信号処理部は、前記制御部を構成するコンピュータに、その処理に必要なプログラムを組み込むことによって設定することができる。また、レベル抽出回路は、通常の受信回路とは独立に設けることができる。また、読み書き処理装置がアンテナ部から分離したコントローラとして構成される場合、前記レベル抽出回路は、アンテナ部側の筐体内に含めることもできる。この場合には、レベル抽出回路はノイズレベル抽出手段に含まれなくなり、このレベル抽出回路からの出力を取り込む入力部と前記信号処理部とによりノイズレベル抽出手段を構成することができる。

報知手段が表示手段として構成される場合、前記ノイズレベルは、数値そのものとして示すことができるが、バーグラフなどのアナログ表示に置き換えて示すこともできる。また、前記ノイズレベルを複数段階のレベル（レベル１，２，３・・・など）に置き換えて表示することもできる。このような表示手段は、読み書き処理装置の装置本体を構成する筐体の表面に設けることができる。

また、報知手段を、前記ノイズレベルを外部に出力する手段として構成する場合、この手段は、パーソナルコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）などの上位機器への出力用インターフェースとすることができる。また、この出力は、ディジタル信号に限らず、アナログ信号として出力することもできる。

上記構成によれば、交信領域内に順に入ってくるＲＦＩＤタグと交信を行う合間に、所定長さの交信待機期間を設定して、その期間にノイズレベルを抽出し、その抽出結果をユーザーに報知することができる。よって、交信エラーが生じた場合には、ユーザーは、報知されたノイズレベルにより、その交信エラーがノイズに起因するものであるか否かを容易に判断することができる。

上記の読み書き処理装置の好ましい態様では、検出手段は、初回の固定情報の読み出しを要求するシステムリードコマンドをＲＦＩＤタグからのレスポンスが得られるまで繰り返し実行し、このレスポンスを受信したことによってＲＦＩＤタグが交信領域に入ったことを検出する。またノイズレベル抽出手段は、毎時のシステムリードコマンドが送信される直前の交信待機状態下でノイズレベルを抽出するとともに、システムリードコマンドに対するＲＦＩＤタグからのレスポンスが得られた直前に抽出したノイズレベル、または前記レスポンスが得られた時点から過去に遡る複数回の抽出処理で抽出したノイズレベルの平均値を、前記報知手段に出力する。

上記の態様によれば、ＲＦＩＤタグを停止させずに、交信領域内で移動させながら交信を行う場合にも、ノイズレベルを容易に確認することができる。

また他の好ましい態様では、ノイズレベル抽出手段は、交信待機状態下での受信信号のレベルを複数回取り込んで、これらのレベルの平均値を算出する。

さらに、この発明では、半導体メモリを具備するＲＦＩＤタグと交信して、前記半導体メモリに対する情報の読み書きを行う方法を提供する。この方法では、交信対象のＲＦＩＤタグが交信領域内に入ったことを検出して、このＲＦＩＤタグとの交信を開始する一方、ＲＦＩＤタグが検出されていない状態下で、コマンドを含まない搬送波のみを送出する交信待機状態を設定し、この交信待機状態下で得られた受信信号のレベルをノイズレベルとして抽出し、ノイズレベルの抽出結果を表示または外部に出力する。

この発明によれば、複数のＲＦＩＤタグと順に交信を行う合間に、ユーザーにノイズレベルの大きさを示す情報を報知するようにしたから、交信エラーが生じた場合でも、ユーザーは、そのエラーがノイズに起因するものであるか否かを容易に判断することができる。

図１は、この発明が適用されたＲＦＩＤタグ２用のリーダライタ１、およびその交信対象のＲＦＩＤタグ２（以下、単に「タグ２」という。）の構成を示す。この実施例のタグ２は、電源を内蔵せず、リーダライタ１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タイプのもので、制御部２１や半導体メモリ２２を具備する。また、このタグ２には、交信のために、アンテナコイル２３、コンデンサ２４、ロードスイッチ２５（この実施例では接点付き抵抗を使用する。）などが設けられる。なお、このタグ２の制御部２１はコンピュータのほか、リーダライタ１からの送信信号を復調するための復調回路などの周辺回路も含む。

リーダライタ１は、制御部１０、アンテナコイル１１、送信回路１２、受信回路１３、発振回路１４、およびアンテナコイル１１に対する整合処理のためのＺ変換回路１０１などが、１つの筐体（図示せず。）内に組み込まれて成る。さらに、この筐体には、表示部１５、インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路１６、入出力（Ｉ／Ｏ）回路１７、レベル抽出回路１８などが設けられる。

リーダライタ１側の制御部１０はコンピュータであって、内部メモリに組み込まれたプログラムに基づき、タグ２との交信処理を実行する。また、この制御部１０は、前記発振回路１４からのパルス信号に基づき、搬送波（キャリア）の元となる高周波パルスを出力する。また、タグ２との交信時には、コマンドの内容を表すデータをパルス信号として出力する（以下、この出力信号を「コマンド信号」という。）。

前記送信回路１２は、ドライブ回路１０２、変調回路１０３、同調増幅回路１０５、およびこの同調増幅回路を挟む２個のＺ変換回路１０４，１０６などにより構成される。また、受信回路１３には、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）回路１０７、検波回路１０８、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）回路１０９、増幅回路１１０、コンパレータ回路１１１などが含められる。なお、前記コマンド信号は、制御部１０から変調回路１０３に送出される。

前記表示部１５は、数値表示器や複数の表示灯（図示せず。）などを含むもので、筐体表面の適所に設けられる。インターフェース回路１６は、パーソナルコンピュータやＰＬＣなどの上位機器（図示せず。）との通信に用いられる。入出力回路１７は、外部信号を取り込んだり、処理結果を出力するために使用される。

前記レベル抽出回路１８は、受信信号のレベルをディジタルデータにして取り出すためのもので、検波回路１１２やＡ／Ｄ変換回路１１３により構成される。

図２は、上記リーダライタ１の送受信に関わる信号のタイミングチャートであって、図２（１）は、タグ２へのコマンド送信に関わる信号処理の流れを、図２（２）は、レスポンスの受信に関わる信号処理の流れを、それぞれ示す。

図２（１）において、（ａ）は、前記した搬送波であり、この実施例では、周波数を１３．５６ＭＨｚに設定している。（ｂ）は、コマンド信号である。この実施例のコマンド信号は、コマンドを構成する各ビットのデータを、「１」をローレベル、「０」をハイレベルとしてパルス幅変調した信号となる。

変調回路１０３は、上記コマンド信号を用いて搬送波を振幅変調（ＡＳＫ変調）し、図中の（ｃ）に示すような送信信号を生成する。この実施例では、変調度１０％のＡＳＫ変調が実行されるようにしている。生成された送信信号は、同調増幅回路１０５による増幅処理やＺ変換回路１０４，１０６，１０１によるインピーダンス整合処理を経て、アンテナコイル１１に与えられ、電磁波としてタグ２に送信される。

タグ２側の制御部２１は、前記リーダライタ１からの送信信号を復調してコマンドの内容を認識すると、そのコマンドに応じた処理を実行し、その処理結果を示すレスポンスを生成する。このレスポンスの返送のために、制御部２１は、図２（２）の（ｄ）（ｅ）に示すように、データ配列に基づいてロードスイッチ２５をオン／オフする。この実施例では、１ビット分の信号を送信するための期間の長さを、ロードスイッチ２５のオン／オフを１６回繰り返すのに必要な長さに設定している。送信するデータが「０」のときは、前記期間の前半でロードスイッチ２５のオン／オフを８回繰り返し、後半はロードスイッチ２５をオフ状態にする。反対に送信するデータが「１」のときは、前記期間の前半はロードスイッチ２５をオフ状態にし、後半にオン／オフを８回繰り返すようにしている。

アンテナコイル１とタグ２とが交信可能な関係にある場合には、各アンテナコイル１１，２３は電磁的に結合した状態となっている。したがって、上記のロードスイッチ２５の切替によってタグ２のインピーダンスが周期的に切り替えられると、リーダライタ１のインピーダンスもこの切り替えに伴って変化し、アンテナコイル１１に流れる電流が変化する。前記受信回路１３は、この変化から前記レスポンスを示す信号を検出するもので、バンドパスフィルタ回路１０７によりノイズを除去した後、検波回路１０８により前記インピーダンスの切り替えの影響を受けた搬送波を抽出する。さらに、ローパスフィルタ回路１０９により搬送波の周波数成分を除去した後、増幅回路１１０により増幅処理を施した結果、図中の（ｆ）に示すような受信信号が検出される。なお、搬送波の周波数成分を除去した後の受信信号（（ｆ）の信号）の周波数は、４２４ＫＨｚである。

前記ロードスイッチ２５が切り替えられる期間に対応する受信信号（データ信号）には、前記切り替えに同期して変化し、所定値以上の振幅を持つ波が含まれる。また、ロードスイッチ２５のオフ状態が維持される期間の受信信号（ベース信号）にも、周囲のノイズの影響によって、所定大きさの振幅を持つ波が現れる。

コンパレータ回路１１１は、上記の受信信号の振幅を所定の基準レベルと比較し、図中の（ｇ）に示すような２値信号を生成する。この２値化処理により、前記ロードスイッチ２５の切替動作に対応する信号変化が抽出される。制御部１０は、この２値信号を１ビット毎に切り分けることにより、図中の（ｈ）に示すように、各ビットのデータを復調する。

前記レベル抽出回路１８の検波回路１１２は、上記（ｆ）の受信信号を取り込んで、図３に示すように、受信信号の各ピークを含む包絡線を抽出する。この包絡線信号は、Ａ／Ｄ変換回路１１３によりディジタル変換されて、制御部１０に入力される。制御部１０は、このレベル抽出回路１８からの入力データを用いて、後記するように、交信の直前や交信中のノイズレベルの大きさを示す情報を求め、これをユーザーに報知する処理を実行する。

上記のリーダライタ１は、前記した上位機器からコマンド（読み出し命令または書き込み命令）を受信することによって、タグ２との交信を開始し、前記上位機器と同様のコマンドをタグ２に与える。タグ２がこのコマンドに応じた処理を実行してレスポンスを返送してくると、リーダライタ１は、このレスポンスを上位機器に送信する。一般に、リーダライタ１の交信領域には、複数のタグ２が所定の間隔をおいて順に送り込まれる。各タグは、リーダライタ１に対向する位置で所定時間停止し、その間につぎの図４に示すような流れによる交信処理が実行される。なお、タグ２がリーダライタ１に対向する位置に到達したことは、図示しないセンサなどで検出される。前記上位機器は、その検出信号を入力して、リーダライタ１へのコマンドを出力する。
なお、交信領域の大きさは、タグ２に交信に必要な電力を誘起できる範囲により決められる。タグ２がこの交信領域内に入れば、リーダライタ１からのコマンドに応答できる状態になる。

図４は、前記リーダライタ１、タグ２、および上位機器における交信処理の流れであって、（１）は上位機器とリーダライタ１との間でやりとりされる信号の内容を、（２）はリーダライタ１からタグ２に送信される信号の内容を、（３）はタグ２からリーダライタ１に送信される信号の内容を、それぞれ示す。なお、（１）〜（３）において、点線で示す部分は、リーダライタ１またはタグ２の情報処理期間（コマンド解析またはレスポンス解析）である。これらの期間については、図の余白に、コマンド解析、レスポンス解析のいずれが行われるのかを示してある。

以下、この図中の参照符号（Ａ，Ｂ，Ｃ・・・）を引用しつつ、タグ２に対する基本的な情報処理の流れを説明する。
まず、上位機器は、タグ２に実行させるべき処理を示すコマンドを生成し、これをリーダライタ１に送信する（Ａ）。リーダライタ１は、このコマンドの内容を解析した上で、タグ２に対し、初回の情報読み出しを要求するコマンドを送信する（Ｂ）。この初回の情報読み出しは、タグ２の識別情報などの固定データを確認するためのもので、「システムリード」と呼ばれる。

このシステムリードが行われている間、タグ２では、アンテナコイル１１と電磁的に結合されたアンテナコイル２３によって、システムリードの信号を受信する。さらにタグ２では、受信信号中のシステムリード用のコマンドを認識して解析した後、指定された情報を含むレスポンスを生成して、前記リーダライタ１に返送する（Ｃ）。
なお、このレスポンス（Ｃ）の先頭部分（図中、斜線で示す。）には、数ビット分の固定されたデータ配列が含まれる。このデータ配列は、以下の情報が前記システムリードに対するタグ２からのレスポンスである旨を示すもので、「スタートコード」と呼ばれる。

前記レスポンス（Ｃ）が送信されている間、リーダライタ１では、アンテナコイル２３と電磁的に結合されたアンテナコイル１１によって、前記レスポンスの信号を受信する。さらにリーダライタ１では、受信したレスポンスの内容を解析し、正常なレスポンスであると判断すると、前記タグ２に２回目のコマンドを送信する（Ｄ）。この２回目のコマンドは、前記上位機器からのコマンド（Ａ）の内容をタグ２に与えて、そのコマンドを実行させることを目的とするもので、以下、これを「実行コマンド」という。タグ２では、実行コマンドを解析してその内容に応じた処理を実行した後、処理の内容を示すレスポンスを生成し、リーダライタ１に返送する（Ｅ）。リーダライタ１は、タグ２からのレスポンスが正常であることを確認した上で、これを上位機器に送信する（Ｆ）。

前記図２（２）に示したように、受信回路１３により検出された受信信号では、タグ２からのデータ送信が行われている期間（ロードスイッチ２５のオン／オフが繰り返される期間）に対応するデータ信号と、データ送信が行われていない期間（ロードスイッチ２５のオフ状態が維持されている期間）に対応するベース信号との間に大きな差があるため、２値化処理によってタグ２からの送信データを正しく復調することができる。しかしながら、タグ２との交信処理中に突発的に大きなノイズが生じると、ベース信号にも２値化しきい値を超えるレベル変化が現れ、送信データを正しく復調できなくなる可能性がある。

上記の問題に対し、前記リーダライタ１には、交信処理時にどの程度のノイズが生じているかを報知する機能が設定されている。以下では、この報知にかかる２つの実施例を順に説明する。

第１の実施例では、タグ２との交信が開始される前であり、リーダライタ１の交信領域にタグ２が含まれていない状態下において、レベル抽出回路１８により抽出された信号のレベルをチェックするようにしている。前記搬送波は、タグ２との交信に関わらず、常時出力されているので、タグ２が交信領域内に存在せず、交信を行っていない場合の受信信号のレベル変化は、ノイズを反映したものとなる。前記レベル抽出回路１８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ものであるから、交信が行われていない状態下では、ノイズの大きさを反映したレベルを抽出することができる。以下、この交信を行っていない状態下でレベル抽出回路１８により抽出されるレベルを「ノイズレベル」という。制御部１０は、交信の前に、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て、これを前記表示部１５に表示させる。

図５は、上記リーダライタ１における詳細な処理手順を示す。なお、図中のＮ（ｉ）はノイズレベルのサンプリング値を格納するための配列である。
この手順は、前記上位機器からのコマンド（Ａ）を受信することによって開始されるもので、まず、最初のＳＴ１（ＳＴは、ＳＴＥＰ（ステップ）の略である。以下も同じ。）において、カウンタｉを初期値のゼロに設定する。

この後は、ＳＴ２〜ＳＴ５のループにおいて、前記レベル抽出回路１８からの入力データを所定回数（図示例では１００回）取り込み、毎時の入力値をノイズレベルＮ（ｉ）としてメモリに保存する。つぎのＳＴ６では、前記１００個のノイズレベルＮ（ｉ）の平均値Ｎ_ＡＶを算出する。

ＳＴ７では、前記平均値Ｎ_ＡＶを表示部１５に与えて表示を行わせる。なお、この表示処理では、平均値Ｎ_ＡＶそのものを示す数値を表示するようにしても良いが、これに限らず、たとえば、バーグラフにより、所定のしきい値と対比させながら表示するようにしてもよい。

上記一連の処理が終了し、タグ２がリーダライタ１の交信領域内に入ると、ＳＴ８に進み、タグ２との間で図４に示した一連の交信を開始する。なお、前記ノイズレベルの平均値Ｎ_ＡＶの表示は、ユーザーによる確認に十分な時間を確保できるように、交信処理が終了するまで、または、交信が終了して上位機器からつぎのコマンドを受信するまで続けるようにする。また、交信エラーが生じた場合には、警告音などを出力してその旨を報知するとともに、前記平均値Ｎ_ＡＶの表示を所定時間維持する。

上記の制御によれば、交信処理の都度、その直前にどの程度のレベルのノイズが生じているかをユーザーに報知することができる。特に、交信エラーが生じた場合には、ユーザーは、前記ノイズレベルの表示によって、そのエラーがノイズに起因するものであるか否かを容易に判断することができる。

つぎに示す第２の実施例は、タグ２がリーダライタ１の交信領域に入って交信処理を開始した後に、そのタグ２との交信中の受信信号を処理するものである。具体的には、タグ２からのレスポンスの先頭には、前記したスタートコードが含まれることに着目し、スタートコードに該当する受信信号のレベル変化の割合をＳＮ比として抽出し、表示部１５に表示するようにしている。

図６は、スタートコードに対する信号処理の具体例を示す。この図において、上側のタイミングチャート（Ａ）では、タグ２側のレスポンスに含まれるデータの一部とロードスイッチ２５のオン／オフ動作とを対応づけて示している。下側の信号波形（Ｂ）は、リーダライタ１側の受信信号のうち、前記レスポンスの最初のデータ「０」に対応する部分を拡大して示したものである。この信号（Ｂ）にも、前記図２の受信信号（ｆ）と同様に、ロードスイッチ２５のオン／オフ動作を反映したレベル変化が現れている。この第２実施例でも、前記レベル抽出回路１８により抽出された包絡線信号を用いて、上記のレベル変化を抽出するようにしている。

スタートコードのデータ配列は既知であるから、制御部１０は、前記受信回路１３のコンパレータ回路１１１により２値化された受信信号が示すデータ配列と前記既知のデータ配列とを照合することにより、前記受信信号（Ｂ）を、前記データ信号に対応する部分とベース信号に対応する部分とに切り分けることができる。そこで、この実施例では、スタートコードに対応する信号を受信している間、レベル抽出回路１８により抽出される包絡線信号を、データ信号に対応する信号Ｐ_Ｓとベース信号に対応する信号Ｐ_Ｎとに切り分け、信号Ｐ_Ｓのレベルの平均値を信号レベルＳとして、信号Ｐ_Ｎのレベルの平均値をノイズレベルＮとして、それぞれ求め、両者の比を算出するようにしている。

図７は、第２の実施例の詳細な手順を示す。なお、この手順ではＳＴ１１から処理が開始されるものとする。

この図７の手順も、上位機器からのコマンドを受信したことによって開始される。処理が開始されると、まずＳＴ１１において、前記システムリード用のコマンドをタグ２に送信する。このコマンドに対するタグ２からのレスポンスを受信すると、ＳＴ１２が「ＹＥＳ」となってＳＴ１３に進む。

前記ＳＴ１２では、前記タグ２からのレスポンスのスタートコードの先頭ビットを認識したことに応じて「ＹＥＳ」の判定が行われる。ＳＴ１３では、引き続き、スタートコード全体を検出する処理を実行する。この処理では、前記コンパレータ回路１１１からの２値信号に基づき、スタートコードに対応するデータ配列を認識する。また、この認識処理と同時に、前記スタートコードに対応する前記レベル抽出回路１８からの出力を、前記信号Ｐ_Ｓと信号Ｐ_Ｎとに切り分けながら取り込み、図示しないメモリに順次蓄積する。
上記の処理により、スタートコードが検出されると、以下では、ＳＴ１４〜１６の処理と、ＳＴ１７，１８の処理とを並列させて実行する。

ＳＴ１４では、前記ＳＴ１３で抽出した信号Ｐ_Ｓ，Ｐ_Ｎについて、それぞれの信号毎に蓄積された信号レベルの平均値を求め、データ信号に対応する信号Ｐ_Ｓの平均値を信号レベルＳとし、ベース信号に対応する信号Ｐ_Ｎの平均値をノイズレベルＮとする。

この後は、ＳＴ１５に進み、ＳＮ比として、ノイズレベルＮの比を信号レベルＳにより割る演算を実行する。さらにＳＴ１６では、算出されたＳＮ比を表示部１５に与えて表示させる。

一方、ＳＴ１７では、前記ＳＴ１３で検出したスタートコードより後の受信信号に基づき、前記レスポンスの実質的な内容を取得し、その内容を解析する。解析処理が終了すると、ＳＴ１８では、残りの交信処理、すなわち実行コマンドの送信、このコマンドに対するタグ２からのレスポンスの受信、前記レスポンスを上位機器に転送する処理などを実行し、しかる後に処理を終了する。なお、この実施例においても、ＳＴ１８の処理が終了するまで、または上位機器からのつぎのコマンドを受信するまで、ＳＮ比の表示を維持する。また、交信エラーが生じた場合には、警告音などを出力してその旨を報知するとともに、前記ＳＮ比の表示を所定時間維持する。

上記した第２の実施例によれば、交信中のＳＮ比を表示することが可能となるから、ユーザーは、この表示により、交信処理時にどの程度のノイズが発生しているかを確認することができる。特に、交信エラーが生じた場合には、表示されたＳＮ比によって、そのエラーがノイズに起因するものであるか否かを容易に判断することができる。なお、ＳＮ比に代えて、信号レベルＳとノイズレベルＮとの差を求めるようにしてもよい。

なお、第２の実施例では、レスポンスの解析処理および以後の交信処理と、交信中のＳＮ比を求めて表示する処理とを並列させて実行するようにしたが、これに代えてＳＮ比を求めてからレスポンスの解析処理以後の処理を行うようにしてもよい。この場合、算出したＳＮ比が所定のしきい値を超えた場合には、レスポンス解析以降の処理を中止するようにしてもよい。このようにすれば、ノイズが大きい状態下での交信を回避することができるから、交信を高い確度で成功させることができる。なお、このように交信処理を中止した場合には、所定時間経過後に、同じ手順を再び初めから実行するようにするのが望ましい。

前記第１、第２の実施例によれば、リーダライタ１の交信領域にタグ２を順に送り込みながら交信処理を実行するとともに、この交信処理の合間、または交信処理中にノイズレベルやＳＮ比を算出して表示部１５に表示することができる。いずれの実施例を選択するかは、交信を完了したタグ２がリーダライタ１の交信領域を出てからつぎの交信対象のタグ２が交信領域に到達するまでの時間差や、各タグ２に割り当てられる処理時間などに基づいて決めることができる。たとえば、前のタグ２が交信領域を出てから次のタグ２が交信領域に入るまでに、十分な余裕時間がある場合には、第１実施例を採用することができるが、時間に余裕がない場合には、第２実施例が採用されることになる。

さらに、各実施例に示した制御は、実際の稼働時に限らず、その前の試験的な交信の際に実行してもよい。この場合、ユーザーは、ノイズレベルまたはＳＮ比の表示によって、どの程度のノイズが生じる可能性があるかを判断し、そのレベルが大きい場合には、ノイズが減少するように環境を調整するなどの対応をとることができる。特に、第２の実施例によれば、タグ２がリーダライタ１から離れるほど、信号レベルＳが小さくなると考えられるので、ＳＮ比の表示に基づき、リーダライタ１とタグ２との距離を調整することもできる。

なお、上記第１、第２の各実施例では、交信領域に入ったタグ２をリーダライタ１の正面で停止させてから交信処理を行うようにした。一方、タグを停止させずに、交信領域内で移動させながら交信を実行するケースもある。このようにタグ２を移動させながら交信を行う場合、リーダライタ１は、前記したシステムリードをタグ２からのレスポンスが得られるまで繰り返し実行し、タグ２からのレスポンスを受信すると、タグ２との交信が可能になったと見なして実行コマンドを送信する。このようなケースに第１の実施例を適用する場合には、毎時のシステムリードの直前にノイズレベルの検出処理を実行し、システムリードに対するタグ２からのレスポンスが得られた時点で、その直前に得たノイズレベル、または過去に遡る複数回の検出処理で得られたノイズレベルの平均値を求め、表示することができる。第２実施例の場合は、ＲＦＩＤタグ２からのレスポンスを受信してからノイズレベルを検出すればよいので、システムリードを繰り返す以外は、前記図７と同様の手順を実行すればよい。

つぎに、前記したノイズレベルやＳＮ比は、表示に限らず、上位機器に出力してもよい。この場合の上位機器は、リーダライタ１からの送信データを表示したり、そのデータからノイズの大小を判別し、ノイズ大のときに所定の警告を出力するなどの制御を実行することができる。また、リーダライタ１において、ノイズレベルやＳＮ比の算出結果を毎時の交信処理結果に対応づけた履歴データを作成し、メモリ内に蓄積していくようにしてもよい。

図８は、上記した履歴データの一例を示す。この履歴データは、毎回の交信処理の結果とその交信処理前に測定されたノイズレベルとを対応づけたものである。なお、ノイズレベルは、前記第１実施例と同様に、交信を開始する前に、タグ２がリーダライタ１の交信領域に存在していない状態下で測定されたものである。このノイズレベルの測定では、前記図５のＳＴ１〜６と同様の手順を複数サイクル繰り返すことができるが、交信処理が実行される直前に測定されたノイズレベルを履歴データとして採用するのが好ましい。

この例では、毎回の交信処理にかかるデータを「ページ（Ｐａｇｅ）」としてとりまとめ、各ページに、何段階前の交信処理にかかるデータであるかを示す番号（以下、「ページ番号」という。）を設定している。ページ番号は、直前の交信処理を「１」として、過去に遡るほど大きくなる。すなわち、交信処理の都度、直前の交信処理にかかるページのページ番号が「１」に設定され、以前のページのページ番号が、１つ大きな値に書き換えられる。

各ページには、交信結果を示すデータとしてタグ２からの読み取りデータが格納されるとともに、交信処理の成否を示すデータとして、「交信正常」または「交信異常」のいずれかのデータが格納される。なお、この実施例では、交信に失敗した場合には、同じ内容の交信を再実行する処理（リトライ）をあらかじめ決められた回数まで実行できるようにしており、リトライで交信に成功すれば、交信結果は「交信成功」となる。他方、前記決められた回数分のリトライを実行しても交信に成功しなかった場合には、交信結果は「交信失敗」となる。
上記の「交信正常」「交信異常」は、具体的にはフラグにより表される。また、図８には記載していないが、交信結果にはリトライの実行回数を含めることもできる。

読み取りデータは８ビット構成であるが、この例では、これを１６進データとして示すために、上位４ビットと下位４ビットとを切り分けたデータも格納している。図示例では、元の８ビット構成の読み取りデータを「生データ」として表すとともに、上位データと下位データとの内容を１６進で表記している。

ノイズレベルも、読み取りデータと同様に、８ビットの生データが格納されるとともに、これを１６進データとして示すために、上位４ビットと下位４ビットとを切り分けたデータが格納される。さらに、ノイズレベルについては、そのレベルの大小を判定した結果が格納される。この判定は、算出されたノイズレベルを所定のしきい値と比較することにより得られたもので、図示の「ノイズ小」および「ノイズ大」のほか、「ノイズ中」（ノイズレベルが大と小との間に位置することを意味する。）を設定することもできる。これらの判定結果は、具体的にはフラグにより表される。

リーダライタ１は、適宜、上位機器からの呼び出し命令に応じて、この上位機器に上記の履歴データを送信することができる。上位機器では、送信された履歴データをディスプレイに表示したり、プリントアウトする処理を行うことができる。よって、ユーザーは、この履歴データから、交信エラーの原因を詳細に分析することができる。

たとえば、図８の例では、ページ番号が１１の交信処理では、ノイズが原因で交信エラーが生じたと推測できる一方、ページ番号が５０の交信処理では、ノイズ以外の原因（たとえば、タグ２の位置が適切でなかった、タグ２側の回路に不良があったなど。）で交信エラーが生じたと考えることができる。また、上位機器などにおいて、リーダライタ１の周辺に設置されている機器の動作履歴を保存するようにすれば、ノイズによる交信エラーが発生した際の各機器の動作状態から、ノイズの発生要因を分析することができる。たとえば、交信エラーの発生時にある機器が動作している確率が高いことが分かれば、その機器がノイズの要因であると推測し、ノイズを小さくするための対策をたてることができる。

つぎに、前記図５に示した第１の実施例では、交信開始前にノイズレベルを検出してその結果を報知するものの、所定の時間が経過すれば必ず交信を開始するようにしたが、これに代えて、ノイズレベルが所定の値より高い場合には、ノイズレベルが低くなるまで待機するようにしてもよい。その場合の制御の手順を図９に示す。

図９の手順も、上位機器からのコマンドを受信したことにより開始される。なお、この図９では、ＳＴ２１から処理が開始されるものとする。図中のｉは、前記図５と同様に、ノイズレベルのサンプリング数を計数するためのカウンタである。

最初のＳＴ２１では、カウンタｉを初期値のゼロにセットする。つぎのＳＴ２２では、レベル抽出回路１８からの出力値を検出し、その値をノイズレベルＮ（ｉ）に格納する。つぎのＳＴ２３では、前記ノイズレベルＮ（ｉ）を所定のしきい値Ｎ_０と比較する。ここでＮ（ｉ）がＮ_０より小さければ、ＳＴ２３が「ＹＥＳ」となってＳＴ２４に進み、カウンタｉを１つ大きくする。この後は、ＳＴ２５に進んでｉの値をチェックする。ここでｉが１００以下であれば、ＳＴ２５が「ＮＯ」となり、ＳＴ２２に戻る。

一方、ＳＴ２３において、Ｎ（ｉ）がＮ_０以上であると判断した場合には、ＳＴ２６に進んでカウンタｉをゼロリセットし、しかる後にＳＴ２２に戻る。

上記の処理によれば、連続１００回のサンプリングにおいて、サンプリングされたすべてのノイズレベルがしきい値Ｎ_０を下回ったときに、ＳＴ２５が「ＹＥＳ」となる。制御部１０は、この「ＹＥＳ」判定を受けてＳＴ２７に進み、交信処理を開始する。

上記の手順によれば、ノイズレベルがしきい値Ｎ_０より小さい状態が所定期間続いた段階で交信を開始するので、ノイズによる交信エラーを高い確度で回避することが可能となる。

この図９の実施例は、ノイズレベルが小さい状態であることを確認した上で交信を開始するという点において、前述した特許文献２との共通性が認められる。しかしながら、特許文献２に開示された発明では、ノイズレベルの確認のためにタグとの交信処理を実行する必要がある上、タグからのレスポンス信号に対して２通りの相関演算処理を行う必要があり、処理が複雑になる。これに対し、この実施例では、ノイズレベルをチェックするだけで、タグと特別な交信を行う必要がないから、処理が簡単になる。

また、特許文献２の発明は、図９の実施例のように、ノイズレベルが小さい状態が一定期間続くことを条件として交信を開始するものではないから、交信開始前のノイズレベルが低い場合でも、その後のノイズレベルが急上昇して、交信に支障が生じる可能性がある。図９の実施例によれば、ノイズレベルが小さい状態が一定期間続かなければ交信処理は延期されるから、より安定した環境下で交信を行うことができ、交信時にノイズレベルが急上昇する可能性はきわめて低くなり、ノイズによる交信エラーの発生を高い確度で防止することができる。

この発明が適用されたリーダライタとその交信対象のタグとの構成を示すブロック図である。リーダライタの送受信に関わる信号のタイミングチャートである。レベル抽出回路における検波処理の具体例を示す図である。リーダライタ、タグ、上位機器における交信処理の流れを示すタイミングチャートである。交信処理前にノイズレベルを求めるようにした場合の制御手順を示すフローチャートである。スタートコードに対する信号処理の具体例を示す図である。図６の処理により交信時にＳＮ比を求めるようにした場合の制御手順を示すフローチャートである。リーダライタ内に蓄積される履歴データの具体例を示すテーブルである。ノイズレベルが小さいことを確認した上で交信処理を開始する場合の制御手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１リーダライタ
２ＲＦＩＤタグ
１０制御部
１１アンテナコイル
１５表示部
１８レベル抽出回路

Claims

半導体メモリを具備するＲＦＩＤタグと交信して、前記半導体メモリに対する情報の読み書きを行うための装置であって、
交信領域内に入ったＲＦＩＤタグを検出するための検出手段と、
前記検出手段が交信領域内に入ったＲＦＩＤタグを検出したのに応じて、このＲＦＩＤタグに対する交信処理を開始する交信制御手段と、
前記検出手段がＲＦＩＤタグを検出していない状態下で、コマンドを構成するデータを含まない搬送波のみを送出する交信待機状態を設定する待機処理手段と、
前記交信待機状態下で得られた受信信号のレベルをノイズレベルとして抽出するノイズレベル抽出手段と、
前記ノイズレベルの抽出結果を表示または外部に出力する報知手段とを具備して成るＲＦＩＤタグ用の読み書き処理装置。
前記検出手段は、初回の固定情報の読み出しを要求するシステムリードコマンドをＲＦＩＤタグからのレスポンスが得られるまで繰り返し実行し、このレスポンスを受信したことによってＲＦＩＤタグが交信領域に入ったことを検出し、
前記ノイズレベル抽出手段は、毎時のシステムリードコマンドが送信される直前の交信待機状態下でノイズレベルを抽出するとともに、システムリードコマンドに対するＲＦＩＤタグからのレスポンスが得られた直前に抽出したノイズレベル、または前記レスポンスが得られた時点から過去に遡る複数回の抽出処理で抽出したノイズレベルの平均値を、前記報知手段に出力する、請求項１に記載されたＲＦＩＤタグ用の読み書き処理装置。
前記ノイズレベル抽出手段は、前記交信待機状態下での受信信号のレベルを複数回取り込んで、これらのレベルの平均値を算出する、請求項１に記載されたＲＦＩＤタグ用の読み書き処理装置。
半導体メモリを具備するＲＦＩＤタグと交信して、前記半導体メモリに対する情報の読み書きを行うための方法であって、
交信対象のＲＦＩＤタグが交信領域内に入ったことを検出して、このＲＦＩＤタグとの交信を開始する一方、前記ＲＦＩＤタグが検出されていない状態下で、コマンドを含まない搬送波のみを送出することによって交信待機状態を設定し、この交信待機状態下で得られた受信信号のレベルをノイズレベルとして抽出し、ノイズレベルの抽出結果を表示または外部に出力することを、特徴とするＲＦＩＤタグ用の読み書き処理方法。