JP4268983B2 - 無線質問器システムおよびその無線通信方法 - Google Patents
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Description
特許文献1には、互いに同期して動作する複数の質問器をアンテナの通信可能領域を重複させて設けて、干渉や検出漏れ並びに処理速度の低下を招くことなく、質問器による通信可能領域を拡大させることができるようにした技術について記載されている。
しかしながら、上述のごとき各リーダ・ライタで他のリーダ・ライタから送信される無線送信信号が干渉となることを回避するための第1および第2の技術においては、以下に示すような課題がある。
さらに、本発明の無線質問器システムは、無線応答器に対する無線送信信号の送信とともに、無線応答器からの無線応答信号の受信を行なう無線質問器が複数そなえられた無線質問器システムであって、複数の無線質問器が3つのグループに分けられて、各無線質問器は、分けられたグループごとに、無線送信信号の無線応答器への送信を行なう第1のモード、もしくは、当該無線質問器からの無線送信信号の応答として無線応答器から送信された無線応答信号の受信を行なう第2のモード、もしくは、無線応答器への送信および無線応答器から送信された無線応答信号の受信のいずれも行わない第3のモードのいずれかのモードを設定する設定部と、自身が送信ビジー状態、又は受信ビジー状態であることを、他の無線質問器に通知する通知部と、を備え、設定部が、自身が送信ビジー状態又は受信ビジー状態ではなくなり、且つ、他の無線質問器すべての通知部から送信ビジー状態および受信ビジー状態であることが通知されなくなると、前記第1〜第3のモードを順番に切り換えて設定することを特徴としている。
さらに、各無線質問器の設定部を、当該無線質問器からの無線送信信号に起因した無線応答器からの無線応答信号の受信状態を監視する受信状態監視部と、受信状態監視部での監視結果に基づき、無線応答信号を受信している間は他の無線質問器の設定部に対して受信ビジー状態であることを通知する一方、無線応答信号の受信が終了した時点で受信ビジー状態の通知を解除する受信ビジー状態通知部と、をそなえて構成することもできる。
また、上述の無線通信方法においては、好ましくは、複数の無線質問器を上記2つのグループに分ける際には、無線応答器との間の無線信号のやりとりのために各無線質問器に設定されている周波数チャネルによって、上記2つにグループ分けする。
[a]第1実施形態の説明
図1は本発明の第1実施形態を示すブロック図である。この図1において、1は無線質問器システムであり、この無線質問器システム1は、無線応答器としての無線タグ40−1〜40−4に対する無線送信信号の送信とともに、無線タグ40−1〜40−4からの無線応答信号の受信を行なうことを通じて、無線タグ40−1〜40−4にそれぞれそなえられた記憶部45への情報の書き込み又は読み出しを行ないうる無線質問器としてのリーダ・ライタ100−1〜100−4が複数(この場合においては4つ)そなえられたものである。
さらに、上述のごとく分けられたグループごとに異なる通信チャネル(周波数チャネル)を使用するように構成することもできる。即ち、無線タグ40−1〜40−4との間の無線信号のやりとりのために各リーダ・ライタ100−1〜100−4に設定可能な周波数チャネルを適宜選択して割り当てることとする。
なお、上述の周波数チャネルの割り当てにおいては、グループ2−1,2−2内のリーダ・ライタ100−1〜100−4間でも異なる周波数チャネルを割り当てているが、本発明によれば、その他の周波数の割り当てパターンを採用することも可能である。例えば、この同一グループ内でのリーダ・ライタ間の距離が、同一無線タグに対する干渉を生じないような距離であるならば同一グループ内で同一の周波数チャネルを割り当てることとしても差し支えない。
また、リーダ・ライタ100−1〜100−4についても、いずれも同様の構成を有しており、それぞれ、例えば図4に示すように、本願発明の特徴的構成を含むプロセッサ50をそなえるとともに、フィルタ11,ASK変調器12,増幅器13,発振器14,共用器15,アンテナ16,復調器17,フィルタ18,直交ミキサ19および増幅器20をそなえてなるリーダ・ライタ100として構成されている。
また、フィルタ11は、プロセッサ50で生成された送信情報についてフィルタ処理を施すもので、ASK変調器12は、フィルタ11からの送信情報について発振器14で生成される信号を用いて振幅変調を施すもので、この振幅変調された信号は、増幅器13で増幅されてから共用器15およびアンテナ16を通じて無線送信信号として送信されるようになっている。換言すれば、上述のフィルタ11,ASK変調器12,増幅器13,発振器14,共用器15およびアンテナ16により、無線送信信号の送信系10Tを構成する。
すなわち、このリーダ・ライタ100−1の制御部51は、他方のグループである第2グループ2−2のリーダ・ライタ100−2,100−4が、無線送信信号を無線タグ40(至近の対応無線タグ40−2,40−4)へ送信する送信モードとなっている間は、無線送信信号を無線タグ40(対応無線タグ40−1)へ送信せずに、当該リーダ・ライタ100−1からの無線送信信号に起因した無線応答信号を無線タグ40−1から受信する受信モードとすべく動作モードを設定するようになっている〔図2(B)参照〕。
また、送受信ビジー状態通知部(送信ビジー状態通知部,受信ビジー状態通知部)51bは、送受信状態監視部51aでの監視結果に基づき、無線タグ40−1に対して無線送信信号の送信を行なっている間は他のリーダ・ライタ100−2〜100−4の切り替え設定部51dに対して送信ビジー状態であることを通知する(Tx_Busy)一方、無線タグ40−1に対する無線送信信号の送信が終了した時点で送信ビジー状態の通知(Tx_Busy)を解除するようになっている。
すなわち、リーダ・ライタ100−1が受信モードで動作している場合においては、送受信ビジー解除判定部51d−1は、自身のリーダ・ライタ100−1並びに他のリーダ・ライタ100−2〜100−4における送受信ビジー状態通知部51bからの通知(Tx_Busy,Rx_Busy)をもとに、自身のグループ2−1に属する全てのリーダ・ライタ100−1,100−3の受信ビジー状態が解除され、かつ、他方のグループ2−2に属する全てのリーダ・ライタ100−2,100−4の送信ビジー状態が解除されたか否かを判定するようになっており、第1送受信ビジー解除判定部として構成される。
このとき、動作モード切り替え部51d−2においては、送信モードとするための制御信号(Tx_ON)を前述のフレーム組立部56(図5参照)に出力することにより、このフレーム組立部56では、送信情報としての符号化データを送信系10T(図4参照)へ出力することが可能となる。これにより、フレーム組立部56から出力される符号化データを、送信系10Tを通じて無線タグ40−1へ送信することができるようになる。尚、上述のTx_ONをフレーム組立部56に出力するにあたっては、必要に応じ、受信系10Rの動作を停止させるための制御信号(Rx_OFF)を復調器17に出力する。
このとき、動作モード切り替え部51d−2においては、受信モードとするための制御信号(Rx_ON)を前述の復調器17(図4参照)に出力することにより、この復調器17では、受信情報としての復調処理後の受信データをプロセッサ50へ出力することが可能となる。即ち、動作モード切り替え部51d−2からの制御信号(Rx_ON)により、受信系10Rが動作可能状態となって、復調器17において復調処理後の受信データをプロセッサ50の復号部55に出力することができるようになる。尚、上述のRx_ONを復調器17に出力するにあたっては、必要に応じ、送信系10Tの動作を停止させるための制御信号(Tx_OFF)をフレーム組立部56(図5参照)に出力する。
そして、ダミーデータ送信制御部51cでは、送受信ビジー解除判定部51d−1からの判定結果として、自身のリーダ・ライタ100−1を含め、自身のグループ2−1に属する他の全てのリーダ・ライタ100−3の送信ビジー状態が解除され、かつ、他方のグループ2−2に属する全てのリーダ・ライタ100−2,100−4の受信ビジー状態が解除されたことを受け取ると、ダミーデータの送信を停止すべくフレーム組立部56を制御する。
なお、以下の説明においては、同一グループ2−1(2−2)に属するリーダ・ライタ100−1,100−3(100−2,100−4)は、ほぼ同様に動作するので、ひとつのリーダ・ライタ100−1(100−2)に着目して説明することとする。
上述のごとく送信ビジー状態を送受信ビジー状態通知部51bから通知している状態となると、プロセッサ50における図示しないデータ処理機能部からの送信データ(コマンド情報を含む)について変調等を行なうことにより、無線送信信号を無線タグ40−1に送出することができるようになる(ステップA3)。
そして、リーダ・ライタ100−1の送受信ビジー解除判定部51d−1では、自身のリーダ・ライタ100−1ならびに他のリーダ・ライタ100−2〜100−4から出力(通知)されている送信ビジー(Tx_Busy)の状態および受信ビジー(Rx_Busy)の状態をもとに、自身のグループ2−1に属する全てのリーダ・ライタ100−1,100−3の送信ビジー状態が解除され、かつ、他方のグループ2−2に属する全てのリーダ・ライタ100−2,100−4の受信ビジー状態が解除されたか否かを判定する(ステップA5)。
これにより、無線タグ40−1側において、リーダ・ライタ100−1側からの無線送信信号の受信に次ぐ無線応答信号の送信開始の動作切り替わり時期を、他のリーダ・ライタ100−2〜100−4の通信対象となっている無線タグ40−2〜40−4における動作切り替わり時期に同期させることができるようになっている。
なお、無線タグ40−1からの無線応答信号の受信が終了すると、このリーダ・ライタ100−1の送受信ビジー状態通知部51bでは、受信ビジー(Tx_Busy)を解除(クリア)して(ステップA9)、上述の切り替え設定部51dでの動作モードの受信モードから送信モードへの切り替えの動作が行なわれる(ステップA9からステップA1)。
すなわち、図8に示すように、送受信ビジー解除判定部51d−1(図6参照)において、グループ2−2に属する全てのリーダ・ライタ100−2,100−4の受信ビジーが解除され、かつ、グループ2−1に属する全てのリーダ・ライタ100−1,100−3の送信ビジー状態が解除されたか否かを判定する(ステップB1)。
このとき、上述のステップB4において、自身のリーダ・ライタ100−2で送信ビジー(Tx_Busy)をクリアした後、リーダ・ライタ100−1,100−3からの受信ビジー状態がクリアされ、リーダ・ライタ100−4の送信ビジー状態がクリアされるまでは、ダミーデータ送信制御部51cの制御によって、ダミーデータを無線タグ40−2に対して送信している(ステップB5のNOルートからステップB6)。
その後、リーダ・ライタ100−1,100−3からの受信ビジー状態がクリアされ、リーダ・ライタ100−4の送信ビジー状態がクリアされると、リーダ・ライタ100−2では、動作モード切り替え部51d−2によって、動作モードを送信モードから受信モードに切り替えて、受信ビジー(Rx_Busy)の状態を他のリーダ・ライタ100−1,100−3,100−4に出力する。これにより、無線タグ40−2からの無線応答信号を受信できるようになる(ステップB5のYESルートからステップB7,B8)。
ところで、上述のステップB1における、グループ2−2のリーダ・ライタ100−2(100−4)での受信モードから送信モードに切り替えるための条件は、グループ2−1のリーダ・ライタ100−1,100−3での送信モードから受信モードに切り替えるための条件(図7のステップA5)と同一である。又、上述のステップB5における、グループ2−2のリーダ・ライタ100−2(100−4)での送信モードから受信モードに切り替えるための条件は、グループ2−1のリーダ・ライタ100−1,100−3での受信モードから送信モードに切り替えるための条件(図7のステップA5)と同一である。
すなわち、各リーダ・ライタ100−1〜100−4としては、例えば図9のタイムチャートに示すように、送信モードおよび受信モードが切り替わる。この図9において、無線質問器システム1としての運用開始時においては、グループ2−1のリーダ・ライタ100−1,100−3から、無線タグ40−1,40−3へのコマンド(Command)を、無線送信信号を通じて送信している(時点t0〜t2)。
ここで、グループ2−1のリーダ・ライタ100−1,100−3の送受信ビジー状態通知部51bでは、コマンド送信終了後に送信ビジー(Tx_Busy)をビジー状態(ハイレベル信号)から解除状態(ローレベル信号)に切り替えるが、グループ2−1の全ての送信ビジーが解除され、かつグループ2−2の受信ビジーが解除されるまでは、ダミービット(Dummy)を送信する。例えば、時点t1において、リーダ・ライタ100−3ではコマンド送信が終了するが、同じグループ2−1のリーダ・ライタ100−1でのコマンド送信が終了するまでは、ダミービットを送信する(時点t1〜t2参照)。
同時に、グループ2−2のリーダ・ライタ100−2,100−4では、無線タグ40−2,40−4へのコマンド(Command)の送信を無線送信信号を通じて開始すると共に、送信ビジー(Tx_Busy)をオン(ハイレベル信号)にする。
したがって、上述の時点t0〜t2は、グループ2−1のリーダ・ライタ100−1,100−3が送信モードとして動作するとともに、続く時点t2〜t5では、グループ2−1のリーダ・ライタ100−1,100−3は受信モード、グループ2−2のリーダ・ライタ100−2,100−4は送信モードとしてそれぞれ動作する。
このようにして、各リーダ・ライタ100−1〜100−4の送信ビジー信号(Tx_Busy)、受信ビジー信号(Rx_Busy)を用いて全てのリーダ・ライタ100−1〜100−4の送受信動作を制御することで、各リーダ・ライタ100−1〜100−4での動作休止時間をなくし、前述の図14の場合に比べて、スループットを向上させることができる。
さらに、上述のグループ分けによって同一グループとなったリーダ・ライタ100−1,100−3(100−2,100−4)同士は、最小距離を比較的大きくして、互いの無線送信信号の送信可能範囲(無線タグが受信可能な範囲)の重なりを少なくすることができるので、同一グループのリーダ・ライタ間での干渉を最小限に抑制させることができる。
さらに、上述の第1実施形態においては、リーダ・ライタ100−1〜100−4は送信モードおよび受信モードのいずれかにグループ分けされているが、例えば、リーダ・ライタから無線送信信号を無線タグへ送信するグループを第1のグループ、リーダ・ライタからの無線送信信号の応答として無線タグから送信された無線応答信号の受信するグループを第2のグループ、無線タグへの送信および無線タグから送信された無線応答信号の受信のいずれも行わないグループを第3のグループとして、複数のグループに分けることも可能である。
この場合、各グループの動作モードを認識するために、動作モード設定部51から各リーダ・ライタ間に送信ビジー状態および受信ビジー状態の通知と同様に、制御信号による状態通知を行うようにすればよい。
この状態通知の制御信号により、無線送信信号の無線タグへの送信、もしくは無線応答信号の無線タグからの受信、もしくは無線送信信号の送信および無線応答信号の受信いずれも行わない状態を認識することができ、各グループ毎にこれらの状態を順番に切り替えることができる。
図11は本発明の第2実施形態を示すブロック図である。この図11に示す無線質問器システム1Aは、前述の第1実施形態における無線質問器システム1と異なり、各リーダ・ライタ100A−1〜100A−4と有線回線101Aを介して相互に接続された制御装置3をそなえているが、前述の第1実施形態の場合と同様に、各リーダ・ライタ100A−1〜100A−4は、リーダ・ライタ100A−1,100A−3からなる第1グループ2A−1と、リーダ・ライタ100A−2,100A−4からなる第2グループ2A−2と、でグループ分けされている。
ここで、制御部51Aは、前述の図5に示す制御部51に相当するものであり、この制御部51A以外の各リーダ・ライタ100A−1〜100A−4の構成(符号11〜20,52〜57参照)については、前述の第1実施形態におけるリーダ・ライタ100−1〜100−4と基本的に同様である。尚、図11中において、図1〜図6と同一の符号は、ほぼ同様の部分を示している。
リーダ・ライタ100A−1の制御部51Aをなす送受信状態監視部(送信状態監視部,受信状態監視部)51Aaは、無線タグ40−1に対する無線送信信号の送信状態を監視するとともに、当該リーダ・ライタ100A−1からの無線送信信号に起因した無線応答信号の無線タグ40−1からの受信状態を監視するようになっている。
また、上述の制御装置3の送受信ビジー解除判定部31は、各リーダ・ライタ100A−1〜100A−4における送受信ビジー状態通知部51Abからの通知をもとに、各リーダ・ライタ100A−1〜100A−4の動作モードを管理するものであって、受信モードで動作していたグループ(例えば、第1グループ2A−1)に属する全てのリーダ・ライタ(例えば、リーダ・ライタ100A−1,100A−3)の受信ビジー状態が解除され、かつ、送信モードで動作していたグループ2A−2に属する全てのリーダ・ライタ(例えば、リーダ・ライタ100A−2,100A−4)の送信ビジー状態が解除されたか否かを判定するものである。
さらに、上述のグループ分けによって同一グループとなったリーダ・ライタ100A−1,100A−3(100A−2,100A−4)同士は、最小距離を比較的大きくして、互いの無線送信信号の送信可能範囲(無線タグが受信可能な範囲)の重なりを少なくすることができるので、同一グループのリーダ・ライタ間での干渉を最小限に抑制させることができる。
また、上述の第2実施形態においては、リーダ・ライタ100A−1〜100A−4から制御装置3に対してビジー状態の通知を行なったり、制御装置3からリーダ・ライタ100A−1〜100A−4に対して制御信号を出力するために、制御装置3とリーダ・ライタ100A−1〜100A−4とが有線回線101Aを介して相互に接続されているが、本発明によれば、制御装置3とリーダ・ライタ100A−1〜100A−4との間を無線タグ40−1〜40−4との通信に使用されるチャネルとは異なる制御用の無線チャネルの回線、即ち無線回線を介して接続することとしてもよい。
さらに、上述の第2実施形態においては、リーダ・ライタ100A−1〜100A−4は第1グループおよび第2グループにグループ分けされて、送信モードおよび受信モードのいずれかに切り替え設定されているが、例えば、第3グループとして無線タグへの送信および無線タグから送信された無線応答信号の受信のいずれも行わないモードを設定し、制御装置からの制御信号により制御することも可能であり、この場合、各グループ毎に順番に各モードを切り替えることができる。
なお、上述した実施形態に関わらず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
なお、上述の本発明の各実施形態により、当業者によって本発明の装置を製造することが可能である。
Claims (10)
- 無線応答器に対する無線送信信号の送信とともに、該無線応答器からの無線応答信号の受信を行なう無線質問器が複数そなえられた無線質問器システムであって、
該複数の無線質問器が2つのグループに分けられて、
各無線質問器は、
前記分けられたグループごとに、前記無線送信信号の該無線応答器への送信を行なう送信モードか、又は、当該無線質問器からの無線送信信号の応答として該無線応答器から送信された前記無線応答信号の受信を行なう受信モードか、のいずれかのモードを設定する設定部と、
自身が送信ビジー状態、又は受信ビジー状態であることを、他の無線質問器に通知する通知部と、
を備え、
前記設定部が、自身が送信ビジー状態又は受信ビジー状態ではなくなり、且つ、前記他の無線質問器すべての前記通知部から送信ビジー状態および受信ビジー状態であることが通知されなくなると、前記送信モード又は前記受信モードを切り換えて設定することを特徴とする、無線質問器システム。 - 無線応答器に対する無線送信信号の送信とともに、該無線応答器からの無線応答信号の受信を行なう無線質問器が複数そなえられた無線質問器システムであって、
該複数の無線質問器が3つのグループに分けられて、
各無線質問器は、
前記分けられたグループごとに、前記無線送信信号の該無線応答器への送信を行なう第1のモード、もしくは、当該無線質問器からの無線送信信号の応答として該無線応答器から送信された前記無線応答信号の受信を行なう第2のモード、もしくは、該無線応答器への送信および該無線応答器から送信された前記無線応答信号の受信のいずれも行わない第3のモードのいずれかのモードを設定する設定部と、
自身が送信ビジー状態、又は受信ビジー状態であることを、他の無線質問器に通知する通知部と、
を備え、
前記設定部が、自身が送信ビジー状態又は受信ビジー状態ではなくなり、且つ、前記他の無線質問器すべての前記通知部から送信ビジー状態および受信ビジー状態であることが通知されなくなると、前記第1〜第3のモードを順番に切り換えて設定することを特徴とする、無線質問器システム。 - 各無線質問器の前記設定部は、他方のグループの無線質問器が前記送信モードとなっている間は、無線送信信号を該無線応答器へ送信せずに前記受信モードに設定することを特徴とする、請求項1記載の無線質問器システム。
- 各無線質問器の前記設定部は、前記他方のグループの無線質問器が前記受信モードとなっている間は、該無線応答器からの無線応答信号を受信せずに前記送信モードに設定することを特徴とする、請求項3記載の無線質問器システム。
- 各無線質問器の前記設定部は、該無線応答器に対する無線送信信号の送信状態を監視する送信状態監視部と、該送信状態監視部での監視結果に基づき、該無線送信信号の送信を行なっている間は他の無線質問器の該設定部に対して送信ビジー状態であることを通知する一方、該無線送信信号の送信が終了した時点で前記送信ビジー状態の通知を解除する送信ビジー状態通知部と、をそなえて構成されたことを特徴とする、請求項1記載の無線質問器システム。
- 各無線質問器の前記設定部は、当該無線質問器からの無線送信信号に起因した該無線応答器からの無線応答信号の受信状態を監視する受信状態監視部と、該受信状態監視部での監視結果に基づき、該無線応答信号を受信している間は他の無線質問器の該設定部に対して受信ビジー状態であることを通知する一方、前記無線応答信号の受信が終了した時点で前記受信ビジー状態の通知を解除する受信ビジー状態通知部と、をそなえて構成されたことを特徴とする、請求項5記載の無線質問器システム。
- 無線応答器との間で無線信号のやりとりを行なう無線質問器が複数そなえられた無線質問器システムにおける無線通信方法であって、
該複数の無線質問器を、2種類の通信チャネルによって2つのグループに分けて、
他方のグループの無線質問器が、無線送信信号を該無線応答器へ送信する送信モードとなっている間は、自身のグループの無線質問器は、無線送信信号を該無線応答器へ送信せずに、該自身のグループの当該無線質問器からの無線送信信号に起因した無線応答信号を該無線応答器から受信する受信モードに設定する一方、
前記他方のグループの無線質問器が、前記他方のグループの当該無線質問器からの無線送信信号に起因した無線応答信号を該無線応答器から受信する受信モードとなっている間は、該自身のグループの無線質問器は、該無線応答器からの無線応答信号を受信せずに、無線送信信号を該無線応答器へ送信する送信モードに設定し、
該複数の無線質問器は、
自身が送信ビジー状態、又は受信ビジー状態であることを、他の無線質問器に通知するとともに、
自身が送信ビジー状態又は受信ビジー状態ではなくなり、且つ、前記他の無線質問器すべての前記通知部から送信ビジー状態および受信ビジー状態であることが通知されなくなると、前記送信モード又は前記受信モードを切り換えて設定することを特徴とする、無線質問器システムの無線通信方法。 - 該複数の無線質問器を前記2つのグループに分ける際には、同一グループに属する個々の無線質問器間の最小距離が比較的大きくなるようにすることを特徴とする、請求項7記載の無線質問器システムの無線通信方法。
- 該複数の無線質問器を前記2つのグループに分ける際には、該無線応答器との間の無線信号のやりとりのために各無線質問器に設定されている周波数チャネルによって、前記2つにグループ分けすることを特徴とする、請求項7記載の無線質問器システムの無線通信方法。
- 前記動作モードを設定する際に、
前記送信モードの無線質問器においては、
該無線送信信号の送信状態を監視し、該無線送信信号の送信を行なっている間は送信ビジー状態であることを出力し、該無線送信信号の送信が終了した時点で前記送信ビジー状態の出力を解除する一方、
前記受信モードの無線質問器においては、
該無線応答信号の受信状態を監視し、該無線応答信号を受信している間は受信ビジー状態であることを出力する一方、前記無線応答信号の受信が終了した時点で前記受信ビジー状態の出力を解除することを特徴とする、請求項7記載の無線質問器システムの無線通信方法。
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