JP4285656B2 - パワーコントロール機能付きrfidシステム - Google Patents

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Description

本発明は、RFID(Radio Frequency Identification)システムに関する。更に詳しくは、RFタグと通信を行う質問器及び通信方法に関する。
RFIDシステムは、質問器となるリーダ/ライターと、応答器となるRFタグとの間で無線通信を行うことで、情報のやり取りを行うシステムである。図1は、従来行われているRFIDシステムの一例を示した図である。図1に示すように、質問器本体(101)と、この質問器本体に接続して電波の送受信を行うアンテナ(102)と、このアンテナ(102)からの電波に基づいて質問器と通信を行うRFタグ(103)と、から構成されている。
このようなRFIDシステムは、一例としては、工場における物流管理などに用いられている。即ち、商品となる物体にRFタグを貼り付け、そのタグが貼り付けられた物体をベルトコンベアなどの上に乗せて移動させ、その途中に設置した質問器によって、そのRFタグと通信をすることで商品の管理などが行われている。
図2は、工場における物流管理におけるRFIDシステムの一例を図示したものである。図2の質問器(200)からは、通信を行うための電波が発せられている。ここで、例えばRFタグ(201C)が、質問器に対して応答する場合には、質問器に対して直接的に電波が伝わる直接波の他、他のRFタグや壁などに反射して質問器に電波が到達する間接波(マルチパス)や、あるいは、他のRFタグ(201A)からの応答など、様々な電波が質問器(200)に対して送られる。このように、質問器(200)は様々な電波を受信するため、干渉が生じて通信を希望するタグと満足に通信を行うことができないという問題が生じている。
特許文献1には、複数の棚に配置されたそれぞれのループアンテナ間で電磁誘導に基づく干渉が生じることを防止する物品管理棚に関する発明が開示されている。この特許文献1の発明は、物品に取り付けられたICカードと無線通信を行うリーダライタのアンテナ部に、供給電力を減衰させて複数の棚間で電磁誘導に基づく誤動作が生じるのを防止するためのアッテネータを設けることで、アンテナ同士の干渉の防止を実現している。
特開2001−348111号公報
しかしながら、特許文献1の発明は、あくまでもループアンテナ間の干渉防止に関する技術に過ぎず、複数のRFタグとの通信における干渉を回避することはできないという課題がある。即ち、物流システムなどにおけるRFタグは、ベルトコンベアなどの上を移動しているものであり、直接波や間接波が動的に変化するような複雑な電波環境下となっている。このような環境下では、電波環境の予測が困難なため、干渉の防止を実現することが困難であるという課題がある。
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、直接波や間接波などが混在した環境下において、干渉低減を図ることで所定のRFタグとの通信の実現性を向上させた質問器及び通信方法を提供することを目的とする。
そこで、本発明においては、かかる課題を解決するために、RFタグに対して信号を出力し、又はRFタグから信号を取得する質問器本体と、RFタグと通信をするためのアンテナと、前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信利得を制御する利得調整器と、を有する質問器を提供する。
また、他の発明としては、RFタグに対して信号を出力し、又はRFタグから信号を取得する質問器本体と、RFタグと通信をするためのアンテナと、前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信位相を制御する位相調整器と、を有する質問器を提供する。
利得調整器や、位相調整器は、時刻情報や所定の乱数などに基づいて利得などの制御を行ってもよい。また、利得調整器や位相調整器は、電圧制御型可変減衰回路を有していてもよい。
本発明は、質問器本体とアンテナとの間に送受信利得や送受信位相を制御するための機器を挿入することにより、工場における物流管理などのように、直接波や間接波が予測できない状態で質問器に送られてくる場合であっても、干渉を低減させてRFタグとの通信の実現性を向上させることが可能となる。また、従来の質問器本体と、アンテナとの間に調整器を挿入することのみによってかかる機能を実現することができるため、低コストで干渉を低減させることができる。
以下に、各発明の実施の形態を説明する。なお、本発明はこれら実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施しうる。
なお、以下の実施形態と請求項の関係は次の通りである。
実施形態1は、主に請求項1、6などについて説明する。実施形態2は、主に請求項2、7などについて説明する。実施形態3は、主に請求項8などについて説明する。実施形態4は、主に請求項3、などについて説明する。実施形態5は、主に請求項4、10などについて説明する。実施形態6は、主に請求項11などについて説明する。実施形態7は、主に請求項5、12などについて説明する。
<<実施形態1>>
<実施形態1の概要>
本実施形態は、質問器本体とアンテナとの間に送受信利得の制御を行う利得調整器を設けた質問器に関するものである。
<実施形態1の構成>
図3は、実施形態1の機能ブロック図の一例を示すものである。図1に示すように、実施形態1の「質問器」(300)は、「質問器本体」(301)と、「アンテナ」(302)と、「利得調整器」(303)と、を有する。図3は、図1で示した従来例に加えて、利得調整器(303)を有していることが特徴である。
「質問器本体」(301)は、RFタグに対して信号を出力し、又はRFタグから信号を取得する。質問器本体は、一例としては、制御用プロセッサや、ROMやRAM、変調器、などから構成されているものであり、従来から利用されているリーダ/ライターと呼ばれる質問器を利用することができる。「RFタグ」(310)は、質問器本体(301)と同様に、従来から用いられている非接触タグなどのRFタグを利用することができる。質問器本体(301)からRFタグに対して信号を出力したり、RFタグから信号を取得したりする際には、質問器本体と給電点を有するアンテナ(302)を介して行うことになる。
「アンテナ」(302)は、RFタグと通信をするためのものである。一例としては2.45GHz帯やUHF帯などの周波数を用いてRFタグと通信を行う。このアンテナも質問器本体やRFタグと同様に、従来より用いられているダイポールアンテナなどを利用することができる。
「利得調整器」(303)は、前記アンテナ(302)と質問器本体(301)との送受信経路中に配置して、送受信利得を制御するものである。「送受信利得」とは、送信の際の利得や、受信の際の利得のことであり、例えば電力利得や指向性利得などが挙げられる。このような送受信利得を制御することによって、時間的に動的に通信経路が変化する環境下においてもRFタグとの通信を適切に実現することができる。
既に説明したように、実施形態1は、図2で示したように、工場等の自動化された製造ラインでRFタグを用いる場合を一例として想定している。このように、製造ライン上のベルトコンベアを移動するRFタグからは、直接波のみならず、他の物体や工場の壁などに反射した間接波などが到来するため、質問器では受信電波の位相のずれに起因して、RFタグと通信を行うことができない現象が発生してしまう。ここで、送受信利得を制御することで、かかる現象を回避することができる。例えば、可変減衰器などを用いてパワーコントロールを行うことにより、干渉を低減させて、質問器と任意のRFタグとの通信の実現性を向上させることが可能となる。詳細については後述する。
図4は、実施形態1における利得調整器の一例をより詳細に記載したブロック図である。図4で示すように、「利得調整器」(403)は、「時刻情報保持部」(404)と、「時刻対応利得制御手段」(405)と、を有している。
「時刻情報保持部」(404)は、時刻情報を保持するものである。時刻情報保持部の一例としては、利得調整器の内蔵時計が挙げられる。また、必ずしも時計機能を有している必要はなく、例えば所定のクロック周波数を発生するクロック回路が時刻情報保持部であってもよい。
「時刻対応利得制御手段」(405)は、前記時刻情報に基づいて、送受信利得を時間的に変化させるための制御命令を出力するものである。送受信利得を変化させる具体例としては、質問器から応答器に対する送信電力を変化させることが挙げられる。「時間的に変化」とは、例えば図5に示すように、時間の経過に応じて利得(図5では、送信電力)を変動させるそのタイミングを変化させることを意味するものである。なお、後述するように、利得の大きさの変化については、実施形態2で説明するランダム利得制御手段によって制御することが可能である。「制御命令」は、例えば利得調整器の内部に出力されて、この結果、送受信利得の変化の処理等が行われる。具体的には、制御命令は、電圧制御型可変減衰回路に対して出力される。即ち、図6に示すように、利得調整器(610)は、図4の構成に加えて第一電圧制御型可変減衰回路(611)を有していてもよい。「第一電圧制御型可変減衰回路」(611)は、制御命令に基づいて送受信利得の制御を行うためのものである。即ち、制御命令に基づいて、減衰量を変化させることで、利得の制御を行うことができる。このように電圧制御型可変減衰回路を有していることで、例えば制御命令としての制御電圧を変化させることにより、送信電力を変化させ、結果として、受信機側のRFタグの信号対雑音比(Signal to NOISE ratio、S/N比)やRFタグの雑音指数(NOISE Figure、NF)を変化させることができる。これは、通信回線の伝播損失を変化させたり、周囲の雑音を増減させたりすることと等価になる。このように、減衰量を時間的にランダムに制御することによって、所定のRFタグにのみ、直接波や間接波の形で電波が到来するため、質問器からの通信に応答するRFタグを実質的に特定し、他のRFタグから発せられる応答電波による干渉を低減することができる。図7は、この様子を模式的に示したグラフである。図7のように、減衰量を時間的にランダムに制御することによって、RFタグのS/N比を変化させ、例えば図7のtの時点においては、RFタグAはS/N比の劣化に伴い通信を行うことはできない一方、RFタグBについては、通信可能なS/N比であるため、このtの時点においては、RFタグBとのみ通信を行うことが可能となる。
なお、従来技術のように、アッテネータ(減衰器)を利用して通信環境を調整することは、周囲の物体が静的である場合にのみ効果を有するが、本発明が想定するように、周囲の物体がベルトコンベア上を移動している場合などにおいては、通信経路が時間的に動的に変化するため、直接波や間接波などに変化が生じてしまう。そして、このような時間的に動的に変化する電波環境の予測は困難となる。さらに、電波の強度が一番強い場合に通信が適切に行えるとも限らない。このように、電波環境が時間的に動的に変化する状況においては、時刻情報に基づいて送受信利得を時間的に変化させるように制御することでRFタグとの通信の実現性を向上させることができる。なお、かかる制御によって、絶対的にRFタグとの通信が可能になるわけではないが、RFタグとの通信の実現可能性を向上させることができる。
付言すると、本発明の質問器は、特定のRFタグとの間でのみ通信を行う、という発明ではない。即ち、時間的、動的に電波環境が変化する状況下においては、質問器が通信を希望するRFタグにせよ、それ以外のRFタグにせよ、直接波や間接波などの影響によって、適切に通信を行うことができない問題が生じており、かかる問題を解決することが本発明の目的である。つまり、RFタグとの通信が出来ない状況から、通信を可能にする状況を作り出すことを可能にしたことが本発明の特徴である。従って、所望のRFタグと通信を行っているか否かについては、本発明が直接的に解決する問題ではない。なお、所望のRFタグと通信を行っているか否かについては、質問器と接続しているホストコンピュータなどにおいて容易に判断することができる。
なお、実施形態1でいうところの利得調整器は、例えば具体的には、第一電圧制御型可変減衰回路としての電圧制御型可変減衰器と、時刻情報保持部、時刻対応利得制御手段、としての電圧発生器と、からなっているものである。
<実施形態1の処理の流れ>
図8は、実施形態1の処理の流れの一例を示した図である。本実施形態の質問器は、RFタグとの通信を行う際に、以下で示す処理を実行して通信を行う。まず、図8(a)で示すように、時刻情報保持部に保持されている時刻情報を取得する(S801)。なお、既に説明したように、所定のクロック周波数に基づいてこの時刻情報を取得するとしてもよい。次に、ステップS801で取得した時刻情報に基づいて、送受信利得を時間的に変化させるように制御する(S810)。ステップS810においては、例えば図8(b)で示すように制御処理が行われる。即ち、ステップS801にて取得した時刻情報に基づいて、送受信利得を時間的に変化させるための制御命令を出力する(S811)。そして、ステップS811にて出力された制御命令に基づいて送受信利得の制御を実行する(S812)。図8(b)で示す処理は、例えば可変減衰器に対する制御電圧を変動させることによって実現される。
<実施形態1の効果>
実施形態1の質問器は、質問器本体とアンテナとの間に、利得調整器を配置したことにより、直接波と間接波とが混在する複雑な電波環境下においても干渉を低減させ、RFタグとの通信の実現性を向上させることができる。また、送受信利得を時間的に変化させるように制御することで通信環境が動的に変化する場合においてもRFタグとの通信の実現性を向上させることができる。
<<実施形態2>>
<実施形態2の概要>
実施形態2は、実施形態1で説明したものと同様に、利得調整器を有する質問器に関するものであるが、送受信利得の大きさを制御する点に特徴を有する。
<実施形態2の構成>
図9は、実施形態2の機能ブロック図の一例を示すものである。図2に示すように、実施形態2の「質問器」(900)は、「質問器本体」(901)と、「アンテナ」(902)と、「利得調整器」(903)と、を有する。利得調整器(903)は、「ランダム利得制御手段」(904)を有する。「ランダム利得制御手段」(904)を除く各構成については実施形態1で説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
「ランダム利得制御手段」(903)は、所定の乱数の応じて、送受信利得の大きさの制御命令を出力するものである。「所定の乱数」とは、メルセンヌ・ツイスタのような乱数生成器などによって生成される乱数のことであり、この他、平方採中法、線形合同法、混合合同法などによって生成される乱数も含まれる。「送受信利得の大きさ」とは、実施形態1と同様に送信電力を例に挙げて説明すると、例えば図10で示すように、送信電力の変動幅を示すものである。実施形態1で説明した制御は、時間軸上における送受信利得の変動タイミングの制御であったが、実施形態2では、送受信利得の大きさの制御をするものである。そして、この変動の大きさを乱数に応じて制御する命令を出力することにより、複雑な電波環境下においては、RFタグとの通信の実現性を向上させることができる。なお、制御命令は、例えば実施形態1で説明したように、電圧制御型可変減衰回路に対して出力される。
なお、送受信利得の一例として、電力利得に関する説明を行ってきたが、例えば、図11に示すように、指向性利得を制御する機器として利得調整器を利用することも可能である。即ち、アンテナは一定の指向性を有しているものであるが、この指向性利得を制御することでRFタグと通信の実現性を向上させることも可能となる。図11に示す利得調整器(1103)は、例えばアンテナ(1102)を回転可能に制御することにより、送受信利得の制御を実現しているものである。このアンテナ(1102)を、例えば所定の乱数に応じてランダムにその位置を回転等することにより、RFタグ(1110)との通信の実現性を向上させているものである。
なお、実施形態2においては乱数に応じて送受信利得の大きさの制御を行うものとして説明を行ったが、例えば所定の規則に従って、その大きさを定量的に変化させてもよい。また、乱数に応じた制御と定量的な制御とを交互に行ってもよい。
<実施形態2の処理の流れ>
図12は、実施形態2の処理の流れの一例を示した図である。本実施形態の質問器は、RFタグとの通信を行う際に、以下で示す処理を実行して通信を行う。まず、図12(a)で示すように、所定の乱数を取得する(S1201)。次に、ステップS1201で取得した乱数に応じて、送受信利得の大きさを制御する(S1210)。ステップS1210においては、例えば図12(b)で示すような制御処理が行われる。即ち、ステップS1201にて取得した乱数に応じて、送受信利得の大きさの制御命令を出力する(S1211)。そして、ステップS1211にて出力された制御命令に基づいて送受信利得の制御を実行する(S1212)。
<実施形態2の効果>
実施形態2の質問器は、送受信利得の大きさをランダムに変化させるように制御することで通信環境が動的に変化する場合においても干渉を低減させ、RFタグとの通信の実現性を向上させることができる。
<<実施形態3>>
<実施形態3の概要>
実施形態3は、実施形態1及び2で説明した送受信利得の制御を併せた機能を有する質問器に関するものである。
<実施形態3の構成>
図13は、実施形態3の機能ブロック図の一例を示すものである。図3に示すように、実施形態3の「質問器」(1300)は、「質問器本体」(1301)と、「アンテナ」(1302)と、「利得調整器」(1303)と、を有する。利得調整器(1303)は、「時刻情報保持部」(1304)と、「時刻対応利得制御手段」(1305)と、「ランダム利得制御手段」(1306)と、「第一電圧制御型可変減衰回路」(1307)と、を有する。各構成については実施形態1又は2で説明したものと同様である。
実施形態3の利得調整器(1303)は、実施形態1で説明した送受信利得を時間的に変化させるための制御命令及び送受信利得の大きさの制御命令を出力することが可能な点が特徴である。即ち、送受信利得の大きさを時間的にランダムに変化させることが可能となるため、電波環境によっては、より一層干渉を低減させて、RFタグとの通信の実現性を向上させることが可能となる。
なお、実施形態1から3に関しては、直接波と間接波とが混在して質問器に到来する電波環境における場合を例に挙げて説明を行ったが、例えば、間接波の影響がほとんどなく、直接波のみを受信するような場合には、可変減衰器等を利用して送受信利得を下げることで、遠方のRFタグからの信号を受信せず、近接のRFタグのみの信号を受信するということも可能となる。また、擬似的に通信回線の伝播損失や雑音指数(NF)を変化させることによって、当該質問器に近接した周辺に設置された他の質問器との、質問器同士での干渉問題を低減させることも可能となる。
このように、時間的にランダムに利得を調整することは、RFタグシステムならではの干渉問題の解決方法である。即ち、RFタグシステムでは、携帯電話などの無線通信と異なり、質問器からの電波を受信し、その電波を利用することによってパッシブ型のRFタグが応答する方式が一例として採られている。そして、低コストで簡便に利用可能とすることを目的とするRFタグにおいては、質問器に対する送信電力を制御するようなパワーコントロール機能を付加することは困難である。このような場合には、質問器からの送信電力を一方的に減衰させることで、一部のRFタグからの応答信号のみを受信することが可能となり、結果として干渉を低減することができる。
なお、RFタグの取り付けられている物体などによっては、直接波よりも間接波の方が強い電波となる場合がある。また、工場などの複雑に電波環境が変化する環境下においては、その正確な予測は困難である。従って、定量的に送受信利得を制御するのではなく、時間的にランダムに送受信利得の大きさ等を変化させるように制御することによって、質問器にてRFタグとの通信の干渉を低減させ、RFタグとの通信の実現性を向上させることができる。
このように説明してきた実施形態3でいうところの利得調整器は、具体的には、例えば第一電圧制御型可変減衰回路としての電圧制御型可変減衰器と、時刻情報保持部、時刻対応利得制御手段、ランダム利得制御手段としてのランダム電圧発生器と、からなっているものである。
<実施形態3の処理の流れ>
図14は、実施形態3の処理の流れの一例を示した図である。本実施形態の質問器は、RFタグとの通信を行う際に、以下で示す処理を実行して通信を行う。まず、図14(a)で示すように、時刻情報を取得する(S1410)。次に、ステップS1410で取得した時刻情報に基づいて、送受信利得を時間的に制御する(S1420)。なお、ステップS1420は、実施形態1で説明したように図14(b)で示す処理を実行してもよい。そして、ステップS1430にて、所定の乱数を取得し、送受信利得の制御を行う(S1440)。なお、ステップS1440は、実施形態2で説明したように図14(c)で示す処理を実行してもよい。また、実施形態3の処理の流れは図14(a)で示すものに限定されることはない。例えば、ステップS1430、S1440を最初に実行してもよい。
<実施形態3の効果>
実施形態3の質問器は、送受信利得の大きさをランダムに変化させたり、また、送受信利得を時間的に変化させたりするように制御することで、通信環境が動的に変化する場合においても干渉を低減させ、RFタグとの通信の実現性を向上させることができる。また、既存の質問器とアンテナとをそのまま利用することが可能であるため、少ないコストで干渉問題を回避することができる。
<<実施形態4>>
<実施形態4の概要>
実施形態4は、実施形態1から3のいずれかで説明した質問器が、利得の調整ではなく、位相の調整を行う点に特徴を有するものである。
<実施形態4の構成>
図15は、実施形態4の質問器の機能ブロック図の一例を示す図である。図15に示すように、実施形態4の質問器(1500)は、「質問器本体」(1501)と、「アンテナ」(1502)と、「位相調整器」(1503)と、を有する。また、位相調整器(1503)は、「時刻情報保持部」(1504)と、「時刻対応位相制御手段」(1505)と、を有していてもよい。質問器本体(1501)と、アンテナ(1502)と、時刻情報保持部(1504)については、実施形態1で説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
「位相調整器」(1503)は、前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信位相を制御するものである。「送受信位相」とは、送信の際の位相や、受信の際の位相のことである。そもそも間接波は直接波に比べて位相のずれが生じ得る電波である。そして、間接波と直接波の両方を質問器にて受信した場合において、仮に間接波による位相のずれが発生しないときには、その波が合成されて振幅が増大されることになるが、逆に位相にずれが発生する場合には、お互いを打ち消しあってしまい適切に通信を行うことができなくなる。このように、間接波を受信した場合に位相のずれが発生しなくなる確立を高め、通信の実現性を向上させることが本実施形態の目指すところである。
そこで、実施形態2においては、位相調整器を用いて送受信位相の制御を行うことにより、RFタグとの通信の実現性を向上させることが可能となる。これは、時間的に電波環境が変化する場合においては、位相を変化させることによって位相のずれが発生しなくなる確立を高め、一方で、直接波と間接波の合成によって信号を強めて受信感度を向上させる可能性を高めることができるからである。図16は、位相調整器の一例として、可変移相器を有していることを示す図である。位相の制御は、例えば長さの異なる複数の伝送線路(L1、L2、L3)を用意して、制御電圧などに応じてスイッチ(SW)を切り替えることで送信時や受信時の位相を変えることが可能である。
「時刻対応位相制御手段」(1505)は、時刻情報に基づいて、送受信位相を時間的に変化させるための制御命令を出力するものである。時刻対応位相制御手段は、その制御の対象を位相としている点が実施形態1の時刻対応利得制御と異なっているものであるが、その他に関しては実施形態1で説明した時刻対応利得制御手段と同様である。
<実施形態4の処理の流れ>
図17は、実施形態4の処理の流れの一例を示した図である。本実施形態の質問器は、RFタグとの通信を行う際に、以下で示す処理を実行して通信を行う。まず、図17(a)で示すように、時刻情報保持部に保持されている時刻情報を取得する(S1701)。なお、既に説明したように、所定のクロック周波数に基づいてこの時刻情報を取得するとしてもよい。次に、ステップS1701で取得した時刻情報に基づいて、送受信位相を時間的に変化させるように制御する(S1710)。ステップS1710においては、例えば図17(b)で示すように制御処理が行われる。即ち、ステップS1701にて取得した時刻情報に基づいて、送受信位相を時間的に変化させるための制御命令を出力する(S1711)。そして、ステップS1711にて出力された制御命令に基づいて送受信位相の制御を実行する(S1712)。図17(b)で示す処理は、例えば可変移相器に対する制御電圧を変動させることによって実現される。また、後述するように可変減衰器に対する制御電圧を変動させることによって実現することもできる。
<実施形態4の効果>
実施形態4の質問器は、質問器本体とアンテナとの間に、位相調整器を配置したことにより、直接波と間接波とが混在する複雑な電波環境下においてもRFタグと適切に通信を行う可能性を向上させることができる。また、送受信位相を時間的に変化させるように制御することで通信環境が動的に変化する場合においてもRFタグとの通信の実現性を向上させることができる。
<<実施形態5>>
<実施形態5の概要>
実施形態5の質問器は、実施形態4の質問器と同様に位相調整器を有しているものであり、位相変化量の制御を行うことが可能な点が特徴である。
<実施形態5の構成>
図18は、実施形態5の機能ブロック図の一例を示すものである。図18に示すように、実施形態5の「質問器」(1800)は、「質問器本体」(1801)と、「アンテナ」(1802)と、「位相調整器」(1803)と、を有する。位相調整器(1803)は、「ランダム位相制御手段」(1804)を有する。「ランダム位相制御手段」(1804)を除く各構成については実施形態4で説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
「ランダム位相制御手段」(1804)は、所定の乱数に応じて送受信位相の位相変化量の制御命令を出力するものである。「位相変化量」とは、位相をずらす際の移相量のことである。ランダム位相制御手段は、その制御の対象を位相としている点で実施形態1のランダム利得制御手段と異なっているものであるが、その他に関しては実施形態1で説明したランダム利得制御手段と同様である。
<実施形態5の処理の流れ>
図19は、実施形態5の処理の流れの一例を示した図である。本実施形態の質問器は、RFタグとの通信を行う際に、以下で示す処理を実行して通信を行う。まず、図19(a)で示すように、所定の乱数を取得する(S1901)。次に、ステップS1901で取得した乱数に応じて、送受信位相の位相変化量を制御する(S1910)。ステップS1910においては、例えば図19(b)で示す制御処理が行われる。即ち、ステップS1901にて取得した乱数に応じて、送受信位相の位相変化量の制御命令を出力する(S1911)。そして、ステップS1911にて出力された制御命令に基づいて送受信位相の制御を実行する(S1912)。
<実施形態5の効果>
実施形態5の質問器は、所定の乱数に応じて送受信位相の位相変化量をランダムに変化させるように制御することで、通信環境が動的に変化する場合においても干渉を低減させ、RFタグとの通信の実現性を向上させることができる。
<<実施形態6>>
<実施形態6の概要>
実施形態6の質問器は、実施形態4又は5で説明した位相の制御命令を受けて位相の調整を行う電圧制御型可変減衰回路を有する点が特徴である。
<実施形態6の構成>
図20は、実施形態6の機能ブロック図の一例を示すものである。図6に示すように、実施形態6の「質問器」(2000)は、「質問器本体」(2001)と、「アンテナ」(2002)と、「位相調整器」(2003)と、を有する。位相調整器(2003)は、「時刻情報保持部」(2004)と、「時刻対応位相制御手段」(2005)と、「ランダム位相制御手段」(2006)と、「第二電圧制御型可変減衰回路」(2007)と、を有する。「第二電圧制御型可変減衰回路」(2007)を除く各構成については実施形態4又は5で説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
「第二電圧制御型可変減衰回路」(2007)は、制御命令に基づいて送受信位相の制御を行うためのものである。実施形態4では、可変移相器を例に挙げて説明を行ったが、位相の制御を行う方法としては、電圧制御型可変減衰回路を利用することで、位相の変化を生じさせることができる。図21は、制御電圧に応じて変化する減衰量と位相の変化の様子を示した図である。図21に示すように、制御電圧を調整することで電力を減衰させることは位相を変化することと等価となる。つまり、一般的には、減衰器を配置した場合に、その位相の変化を修正するために可変移相器を配置すること等が行われているが、本実施形態の位相調整器は、その可変移相器を敢えて配置しないことによって、減衰による位相の変化を実現させている。そして、既に他の実施形態にて説明したように、時間的にランダムに減衰量を変化させることによって、位相の変化を生じさせ、結果として、直接波や間接波などが混在した電波環境下において、RFタグとの通信の実現性を向上させることができる。実施形態6の位相調整器は、具体的には第二電圧制御型可変減衰回路としての電圧制御型可変減衰器と、時刻情報保持部、時刻対応位相制御手段、ランダム位相制御手段としてのランダム電圧発生器と、から構成されているものである。
なお、図20では、実施形態6の利得調整器(2003)は、実施形態4及び5で説明した送受信位相を時間的に変化させるための制御命令と送受信位相の位相変化量の制御命令とを出力する構成であるとして説明を行ったが、いずれか一方の制御命令のみを出力する構成であってもよい。
<実施形態6の処理の流れ>
図22は、実施形態6の処理の流れの一例を示した図である。本実施形態の質問器は、RFタグとの通信を行う際に、以下で示す処理を実行して通信を行う。まず、図22(a)で示すように、時刻情報を取得する(S2210)。次に、ステップS2210で取得した時刻情報に基づいて、送受信位相を時間的に制御する(S2220)。なお、ステップS2220は、実施形態4で説明したように図22(b)で示す処理を実行してもよい。そして、ステップS2230にて、所定の乱数を取得し、送受信位相の位相変化量の制御を行う(S2240)。なお、ステップS2240は、実施形態5で説明したように図22(c)で示す処理を実行してもよい。また、実施形態6の処理の流れは図22(a)で示すものに限定されることはない。例えば、ステップS2230、S2240を最初に実行してもよい。図22(b)、(c)で示す処理は、例えば可変減衰器に対する制御電圧を変動させることによって実現される。
<実施形態6の効果>
実施形態6の質問器は、アンテナと質問器本体との送受信経路中に電圧制御型可変減衰器を配置し、送受信位相の位相変化量を時間的にランダムに制御することによって、干渉を低減させ、結果として所定のRFタグとの通信の実現性を向上させることができる。
<<実施形態7>>
<実施形態7の概要>
本実施形態は、実施形態1から3のいずれかで説明した利得調整器と、実施形態4から6のいずれかで説明した位相調整器とを両方含む質問器に関するものである。
<実施形態7の構成>
図23は、実施形態7における質問器の機能ブロック図を示すものである。図23で示すように、本実施形態の質問器(2300)は、「質問器本体」(2301)と、「アンテナ」(2302)と、「利得・位相調整器」(2303)と、を有する。「利得・位相調整器」(2303)は、「時刻情報保持部」(2304)と、「時刻対応利得制御手段」(2305)と、「ランダム利得制御手段」(2306)と、「第一電圧制御型可変減衰回路」(2307)と、「時刻対応位相制御手段」(2308)と、「ランダム位相制御手段」(2309)と、「第二電圧制御型可変減衰回路」(2310)と、を有する。
「利得・位相調整器」(2303)は、実施形態1から3のいずれかで説明した利得調整器と、実施形態3から6のいずれかで説明した位相調整器を両方含むものである。なお、図23においては、利得調整器と位相調整器とを一体とさせ、時刻情報保持部を共通のものとして説明をしているが、それぞれが別個に時刻情報保持部を有していてもよい。
このように利得調整器と位相調整器とを両方含むことで、例えば指向性利得の調整を行いつつ、位相の調整を行うなど、様々な条件下において時間的にランダムにRFタグとの通信を行うため、さらに干渉低減を促進することが可能となる。また、逆に、例えば第一電圧制御型可変減衰回路と、第二電圧制御型可変減衰回路とを共用し、一の電圧制御型可変減衰器を用いることで、利得と位相の調整を行うこともできる。これは既に説明したように、送信電力を減衰することによって、利得と位相の両方の制御を実現することが可能となるからである。従って、本発明を比較的低コストにて実現する場合には、質問器本体と、アンテナとの間に、ランダム電圧発生器によって制御される電圧制御型可変減衰器を配置することにより、複雑に電波環境が変わる状況下においても干渉を低減させ、RFタグとの通信の実現性を向上させることができる。
<実施形態7の処理の流れ>
図24は、実施形態3の処理の流れの一例を示した図である。本実施形態の質問器は、RFタグとの通信を行う際に、以下で示す処理を実行して通信を行う。まず、図24(a)で示すように、時刻情報を取得する(S2410)。次に、ステップS2410で取得した時刻情報に基づいて、送受信利得及び送受信位相を時間的に制御する(S2420)。なお、ステップS2420は、実施形態1及び4で説明したように図24(b)で示す処理を実行してもよい。そして、ステップS2430にて、所定の乱数を取得し、送受信利得の大きさ及び送受信位相の位相変化量の制御を行う(S2440)。なお、ステップS2440は、実施形態2及び5で説明したように図24(c)で示す処理を実行してもよい。また、実施形態7の処理の流れは図24(a)で示すものに限定されることはない。例えば、ステップS2430、S2440を最初に実行してもよい。また、図24では、送受信利得と送受信位相とを同じステップにて実行しているが、異なるステップとして分けることももちろん可能である。
<実施形態7の効果>
実施形態7の質問器は、実施形態1から6のいずれかで説明した利得調整器、位相調整器を両方備えることにより、これらを組み合わせることができ、様々な条件下において利得や位相の調整を行うことができ、各種の通信環境を構築することが可能となる。このため、複雑に電波環境が変化する状況であっても干渉を低減させRFタグの通信の実現性を向上させることができる。また、利得調整器と、位相調整器とを共用することにより、低コストでRFタグとの通信時の干渉を低減することができる。
従来のRFタグシステムの一例を示す図 本発明を利用環境の一例として、工場などにおける時間的に動的に直接波と間接波とが変化する様子を示す図 実施形態1の概要を示すブロック図 実施形態1の利得調整器の機能を明確にしたブロック図 送受信利得を時間的に変化させる一例を説明するための図 実施形態1の利得調整器の機能を明確にした第二のブロック図 S/N比の変動によってRFタグとの通信ができなくなることを示す図 実施形態1の処理の流れ一例を説明するための図 実施形態2を説明するための機能ブロック図 所定の乱数に応じて送受信利得の大きさ変化させる一例を説明するための図 指向性利得の制御を行う一例を示す図 実施形態2の処理の流れの一例を説明するための図 実施形態3を説明するための機能ブロック図 実施形態3の処理の流れの一例を説明するための図 実施形態4を説明するための機能ブロック図 実施形態4の位相調整器の一例の可変移相器を示す図 実施形態4の処理の流れを説明する図 実施形態5を説明するための機能ブロック図 実施形態5の処理の流れを説明するための図 実施形態6を説明するための機能ブロック図 制御電圧に応じて減衰量と位相変化が生じる様子を示す図 実施形態6の処理の流れを説明するための図 実施形態7を説明するための機能ブロック図 実施形態7の処理の流れを説明する図
符号の説明
400 質問器
401 質問器本体
402 アンテナ
403 利得調整器
404 時刻情報保持部
405 時刻対応利得制御手段
611 第一電圧制御型可変減衰回路
904 ランダム利得制御手段

Claims (12)

  1. RFタグに対して信号を出力し、又はRFタグから信号を取得する質問器本体と、
    RFタグと通信をするためのアンテナと、
    前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信利得を制御する利得調整器と、を有する質問器であって、
    前記利得調整器は、
    時刻情報を保持する時刻情報保持部と、
    前記時刻情報に基づいて、送受信利得を時間的に変化させるための制御命令を出力する時刻対応利得制御手段を有する質問器。
  2. RFタグに対して信号を出力し、又はRFタグから信号を取得する質問器本体と、
    RFタグと通信をするためのアンテナと、
    前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信利得を制御する利得調整器と、を有する質問器であって、
    前記利得調整器は、
    所定の乱数に応じて、送受信利得の大きさの制御命令を出力するランダム利得制御手段を有する質問器。
  3. RFタグに対して信号を出力し、又はRFタグから信号を取得する質問器本体と、
    RFタグと通信をするためのアンテナと、
    前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信位相を制御する位相調整器と、を有する質問器であって、
    前記位相調整器は、
    時刻情報を保持する時刻情報保持部と、
    前記時刻情報に基づいて、送受信位相を時間的に変化させるための制御命令を出力する時刻対応位相制御手段を有する質問器。
  4. RFタグに対して信号を出力し、又はRFタグから信号を取得する質問器本体と、
    RFタグと通信をするためのアンテナと、
    前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信位相を制御する位相調整器と、を有する質問器であって、
    前記位相調整器は、
    所定の乱数に応じて、送受信位相の位相変化量の制御命令を出力するランダム位相制御手段を有する質問器。
  5. RFタグに対して信号を出力し、又はRFタグから信号を取得する質問器本体と、
    RFタグと通信をするためのアンテナと、
    請求項1又は2に記載の利得調整器と、請求項3又は4に記載の位相調整器と、を有する質問器。
  6. RFタグに対して信号を出力し、又はRFタグから信号を取得する質問器本体と、
    RFタグと通信をするためのアンテナと、
    前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信利得を制御する利得調整器と、を有する質問器を用いた通信方法であって、
    時刻情報に基づいて、送受信利得を時間的に変化させるように制御する時刻対応利得制御ステップを実行する通信方法。
  7. RFタグに対して信号を出力し、又はRFタグから信号を取得する質問器本体と、
    RFタグと通信をするためのアンテナと、
    前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信利得を制御する利得調整器と、を有する質問器を用いた通信方法であって、
    所定の乱数に応じて送受信利得の大きさを制御するランダム利得制御ステップを実行する通信方法。
  8. RFタグに対して信号を出力し、又はRFタグから信号を取得する質問器本体と、
    RFタグと通信をするためのアンテナと、
    前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信利得を制御する利得調整器と、を有する質問器を用いた通信方法であって、
    時刻情報に基づいて、送受信利得を時間的に変化させるように制御する時刻対応利得制御ステップと、
    所定の乱数に応じて送受信利得の大きさを制御するランダム利得制御ステップと、
    を実行する通信方法。
  9. RFタグに対して信号を出力し、又はRFタグから信号を取得する質問器本体と、
    RFタグと通信をするためのアンテナと、
    前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信位相を制御する位相調整器と、を有する質問器を用いた通信方法であって、
    時刻情報に基づいて、送受信位相を時間的に変化させるように制御する時刻対応位相制御ステップを実行する通信方法。
  10. RFタグに対して信号を出力し、又はRFタグから信号を取得する質問器本体と、
    RFタグと通信をするためのアンテナと、
    前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信位相を制御する位相調整器と、を有する質問器を用いた通信方法であって、
    所定の乱数に応じて送受信位相の位相変化量を制御するランダム位相制御ステップを実行する通信方法。
  11. RFタグに対して信号を出力し、又はRFタグから信号を取得する質問器本体と、
    RFタグと通信をするためのアンテナと、
    前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信位相を制御する位相調整器と、を有する質問器を用いた通信方法であって、
    時刻情報に基づいて、送受信位相を時間的に変化させるように制御する時刻対応位相制御ステップと、
    所定の乱数に応じて送受信位相の位相変化量を制御するランダム位相制御ステップと、を実行する通信方法。
  12. RFタグに対して信号を出力し、又はRFタグから信号を取得する質問器本体と、
    RFタグと通信をするためのアンテナと、
    前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信利得を制御する利得調整器と、送受信位相を制御する位相調整器と、を有する質問器を用いた通信方法であって、
    請求項6から8のいずれか一に記載のステップと、請求項9から11のいずれか一に記載のステップと、を実行する通信方法。
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